[发明专利]一种量子比特控制信号生成系统

说明书

本发明涉及信号生成技术领域，具体公开了提供了一种量子比特控制信号生成系统，通过主控模块通过上位机下发的目标标签码和目标时间码，控制所述控制信号生成模块生成量子比特控制信号，由于将对应量子逻辑门的控制信号以第一标准信号的形式预存在主控模块中，并采用目标标签码和在主控模块存储与第一标准信号对应的第一地址码的形式来生成待处理信号，在源头上大大减少了对于主控模块的容量存储要求，并可以通过组合实现任意量子程序的基本量子逻辑门的集合，并输出量子比特控制信号，以实现任意目标量子程序，本发明能够快速提供量子比特控制信号，大大提高了控制信号生成模块的响应速度，保证后级量子运算的速度。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，特别是一种量子比特控制信号生成系统。

背景技术

量子芯片是量子计算机中的核心结构，量子比特是量子芯片的基本运算单元。量子芯片运行时，必须要给量子芯片上的量子比特提供可靠的控制信号实现量子测试。量子比特控制信号作用在量子芯片的量子比特上，能够使目标量子比特的量子态发生可控的指定变化，以实现量子逻辑门操作。在实际的运算过程中，需要对量子比特实施一系列量子逻辑门操作，因此量子比特控制信号的数量和长度会因量子逻辑门操作的种类和操作次数大幅增加。

现有技术的量子比特控制信号的生成方法一种是依赖于任意波形发生器等商用信号源。通常，需要将待生成的控制信号预先写好并暂存到任意波形发生器内，然后通过控制信号控制任意波形发生器使预先存储信号逐点输出到DAC进行播放进而得到模拟波形，实现量子比特控制信号的输出。

传统的量子比特控制信号生成系统依赖任意波形发生器的存储容量，当面对多位量子比特需要的量子比特控制信号时，传统的量子比特控制信号生成方法因依赖依赖任意波形发生器的存储容量而具有很大的局限性，不能满足多位量子比特测试需求。具体的，以量子芯片测试中的一的五位量子比特的的量子状态断层扫描(Quantum StateTomography)为例，我们需要完成(2⁵)²＝1024种不同的量子比特投影测量过程，每种过程都需要不同的量子比特控制信号。为了保证系统的运行效率，必须预先设计好所有的量子比特控制信号，并将预先设计好的所有的量子比特控制信号全部存储到任意波形发生器的存储容量，这对任意波形发生器的存储容量是极大的挑战，甚至是难易实现的。

发明内容

本发明的目的是提供一种量子比特控制信号生成系统，以解决现有技术中的不足，它能够避免传统量子比特控制信号生成系统的局限性，不依赖大存储空间，即可生成量子芯片测控用的控制信号。

本发明采用的技术方案如下：

一种量子比特控制信号生成系统，所述量子比特控制信号生成系统包括上位机、主控模块和控制信号生成模块，其中：

所述上位机用于获得并存储量子逻辑门集合和目标量子程序、发送对应量子逻辑门集合中的每一个基本量子逻辑门的第一标签码及第一标准信号至所述主控模块、及发送对应目标量子程序的每一个基本量子逻辑门对应的目标标签码和目标时间码至所述主控模块；其中，所述量子逻辑门集合指可以实现超导量子芯片调控用的量子程序的量子逻辑门的集合，每一个所述基本量子逻辑门对应有一个唯一且各不相同的所述第一标签码，所述第一标准信号为实现所述基本量子逻辑门操作的信号，其中，所述目标标签码为所述目标量子程序中的所述基本量子逻辑门对应的第一标签码，所述目标时间码用于标识基本量子逻辑门在所述目标量子程序中的执行时序；

所述主控模块基于FPGA设置，通过第一网络传输线与所述上位机连接，所述主控模块用于接收并存储所述第一标签码和所述第一标准信号7，并设置与每个所述第一标准信号一一对应的第一地址码；所述主控模块还用于接收所述目标标签码和所述目标时间码，并结合所述第一地址码、所述目标标签码和所述目标时间码生成待处理信号；

所述控制信号生成模块与所述主控模块连接，用于接收所述待处理信号并处理所述待处理信号获得量子比特控制信号。