[发明专利]一种量子信息研究平台装置和操作方法

说明书

本技术公开了一种量子信息研究平台装置和操作方法，包括机箱本体，机箱本体包括机箱以及设置在机箱内的电源模块、背板、系统卡槽和多个仪器卡槽，电源模块通过背板与系统卡槽和多个仪器卡槽电连接，系统卡槽以及多个仪器卡槽之间通过背板电连接；系统卡槽插接有CPU板卡，仪器卡槽插接有量子仪器功能板卡，量子仪器功能板卡包括FPGA和量子仪器功能单元，量子仪器功能单元与FPGA电连接，FPGA与背板电连接。本技术将研究量子相关的仪器设备按照通用的机箱标准设计为可组合可扩展的量子仪器功能板卡形式，克服了独立设备难以实现时序控制以及不能很好匹配量子信息的专用需求的不足，具备同步性好，可扩展，专业性强，可开发性等特点。

技术领域

本技术涉及量子通信技术领域，具体涉及一种量子信息研究平台装置和操作方法。

背景技术

量子信息领域的研究是一项复杂的学科研究，研究者需要具备物理学，数学，计算机，模拟数字电路，统计学等多种学科的知识储备。量子信息相关研究的主要项如量子源的产生，态的制备，量子态的检测，状态反馈等，这些通常借助通用的设备仪器进行驱动，调制和探测，如激光光源，任意波形发生器，信号放大器等，以及量子相关的设备单光子探测器。这些独立设备需要组合才能解决量子系统相关的需求，而同步和时序控制是各独立设备很难兼容和受控的一个难题。国际上，各著名仪器公司推出的通用板卡设备，并配有相应的软件开发工具，如NI公司的Labview，这些满足部分用户解决了同步和时序的问题，但是，缺少专用的量子相关的模块，如光源和探测器，同样在研究的过程中受到制约。量子信息相关的研究系统的需求包括量子源数量可选，调制通道数可选，探测通道数可选，高精度同步，以及大数据量传输和处理等，目前对于这些需求没有一套很好的解决方案。

发明内容

本技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种量子信息研究平台装置和操作方法，本量子信息研究平台装置和操作方法将研究量子相关的仪器设备按照通用的机箱标准设计为可组合可扩展的功能模块形式，即可组合可扩展的量子仪器功能板卡形式，克服了独立设备难以实现时序控制以及不能很好匹配量子信息的专用需求的不足，具备同步性好，可扩展，专业性强，可开发性等特点。

为实现上述技术目的，本技术采取的技术方案为：

一种量子信息研究平台装置，包括机箱本体，所述机箱本体包括机箱以及设置在机箱内的电源模块、背板、系统卡槽和多个仪器卡槽，所述电源模块通过背板分别与系统卡槽和多个仪器卡槽电连接，所述系统卡槽以及多个仪器卡槽之间通过背板相互电连接；

所述系统卡槽插接有CPU板卡，所述仪器卡槽插接有量子仪器功能板卡，所述量子仪器功能板卡包括FPGA和量子仪器功能单元，所述量子仪器功能单元与FPGA电连接，所述FPGA与背板电连接。

作为本技术进一步改进的技术方案，所述量子仪器功能单元包括量子光源、放大调制器、单光子探测器、时间数字转换器、信号源或恒流源。

作为本技术进一步改进的技术方案，所述背板上设有总线一、总线二、本地数据总线和电源走线；所述总线一为同步时钟走线和trig信号走线的总线，所述总线二为PCIe专用走线、Ethernet网络走线和串口通信走线的总线；

所述系统卡槽与仪器卡槽之间分别通过背板上的总线一和总线二电连接，多个仪器卡槽之间通过背板上的本地数据总线电连接，电源模块通过背板上的电源走线分别与系统卡槽和多个仪器卡槽电连接。

作为本技术进一步改进的技术方案，所述机箱内还设置有温湿度传感器和冷却风扇，电源模块通过背板上的电源走线分别与温湿度传感器和冷却风扇电连接，所述系统卡槽通过总线二以及串口通信走线分别与温湿度传感器和冷却风扇电连接。

作为本技术进一步改进的技术方案，所述电源模块用于连接机箱外部电源从而将机箱外部电源引入背板。