[发明专利]异步并行的量子芯片自动化标定软件设计方法及系统

说明书

本发明提供一种异步并行的量子芯片自动化标定软件设计方法及系统，包括：通过量子芯片标定调度器；在调度器中设置两个任务队列：已就绪任务队列和等待任务队列；当等待任务队列中的任务满足能被执行的条件时，则将该任务添加到已就绪任务队列中；调度器以非阻塞的方式调度执行两队列中的任务；将任务定义为量子芯片标定流程的单次循环扫描过程；对量子芯片中单个量子比特的不同参数标定，将有向无环图中无前驱节点的标定流程加入已就绪任务队列中，其余节点的标定任务放入等待任务队列中；对量子芯片中多个量子比特的某一参数标定，每个量子比特的扫描值需各自单独计算；对量子芯片中多个量子比特的不同参数标定，根据量子芯片结构定制标定策略。

技术领域

本发明涉及量子芯片测控技术领域，具体地，涉及用于超导量子计算机的量子芯片自动化标定领域，尤其涉及一种异步并行的量子芯片自动化标定软件设计方法及系统。

背景技术

随着量子计算技术已经发展到嘈杂中型量子计算(NISQ)时代，超导量子芯片的量子比特数已经达到几十甚至上百位。由于工艺技术尚未成熟，无法生产出符合工业标准的量子芯片，同一批次相同结构量子芯片的各个参数都不尽相同，甚至与设计模板相差甚远。超导量子计算机利用微波脉冲测控量子芯片，首先需要知道量子芯片中每个量子比特和耦合量子比特相关的准确参数，根据这些参数计算推导生成合适的测控脉冲。每个参数的准确值是通过在给定范围区间内循环扫描标定的，不同参数之间存在依赖关系，因此会形成多层级循环扫描而大大增加了标定时间。

目前，由于超导量子计算机还处于科学研究阶段，尚无一种通用且异步并行的量子芯片标定软件。随着超导量子计算机研制的不断深入，量子芯片的量子比特数不断增加，量子芯片参数的个数随之增加，加上参数间的依赖关系，用于标定量子芯片的时间成本也成倍增加。

公开号为CN115061974A的发明专利，公开了一种大规模超导量子计算测控系统及实现方法，包括多个通过交互模块互连的机箱，每个机箱内均包括基于FPGA设计的任意波形发生模块、数据读取模块、机箱互联模块，其中一个机箱内具有X86主机，机箱互联模块与X86主机之间通过PCIE通信，机箱互联模块与任意波形发生模块之间以及机箱互联模块与数据读取模块之间均通过高速总线通信，其他各个机箱的机箱互联模块与外部RapidIO交换模块均通过高速线缆通信。实现方法包括以下步骤：提供任意波形发生通道与数据读取通道的多个机箱；设计独立RapidIO交换模块，对外提供RapidIO通信接口；采用多机箱与RapidIO交换模块搭建大规模超导量子计算测控系统。该专利仅考虑量子芯片测控的基本实现以及数据的读取，未考虑待标定参数之间的依赖关系以及标定时间效率。

公开号为CN217085560U的实用新型专利，公开了一种超导量子计算的反馈测控装置及系统，该超导量子计算的反馈测控装置包括：反馈测控装置设置于PXIE总线机箱，并连接超导量子芯片。反馈测控装置包括：芯片控制模块、反馈控制读取模块。芯片控制模块连接超导量子芯片，以便在接收到外部的波形生成指令或反馈控制读取模块的反馈指令后，向超导量子芯片发送量子门控制波形。反馈控制读取模块分别连接超导量子芯片、芯片控制模块，以根据超导量子芯片对量子门控制波形的计算结果，生成用于控制芯片控制模块的反馈指令。该专利仅实现了量子芯片的波形传送以及数据反馈，未考虑芯片中各量子比特相关参数的标定实现。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种异步并行的量子芯片自动化标定软件设计方法及系统。

根据本发明提供的一种异步并行的量子芯片自动化标定软件设计方法及系统，所述方案如下：

第一方面，提供了一种异步并行的量子芯片自动化标定软件设计方法，所述方法包括：

步骤S1：在量子芯片自动化标定软件标定的过程中，通过调度器调度执行，且该调度器始终保持运行状态；

步骤S2：在调度器中设置两个任务队列：已就绪任务队列和等待任务队列；