量子控制系统及量子计算机的制作方法

本申请涉及量子计算机，特别是涉及一种量子控制系统及量子计算机。

背景技术：

1、量子计算机是一类遵循量子力学规律进行的高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。量子计算机的特点主要有运行速度较快、处置信息能力较强、应用范围较广等。与一般计算机相比较起来，信息处理量愈多，对于量子计算机实施运算也就愈加有利，也就更能确保运算具备精准性。

2、在现有的量子计算机中，一般集成各种信号源器件或者模块搭建量子控制系统，用于输出对量子芯片进行调控和测量的微波信号。量子控制系统内集成的功能模块和器件的数量与量子芯片的位数息息相关，可以想象的是，随着量子芯片的位数越来越多，需要的功能模块和器件的数量大大增加，对于量子测控系统的集成和扩展的需求非常高。现有技术的量子测控系统为各种商用仪器搭建的系统，集成和扩展的难度非常大，难以满足更多位的量子芯片的调控和测量需求。

技术实现思路

1、本申请的目的在于：提供一种量子控制系统及量子计算机，解决现有技术中量子测控系统集成和扩展难度大的为题，提出了一种集成度高、易扩展的量子控制系统，满足更多位的量子芯片的调控和测量需求。

2、为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、本申请第一方面提供、一种量子控制系统，其特征在于，用于对量子处理器进行控制和测量以执行量子计算任务；所述量子控制系统包括：

4、至少一个第一机柜，用于提供任务参数及时钟源信号；

5、若干第二机柜，与所述第一机柜通信连接，包括脉冲信号模块、微波信号模块及功分模块，用于依据所述任务参数和所述时钟源信号输出对应的控制信号和测量信号至所述量子处理器；

6、其中，各所述第二机柜内的脉冲信号模块、微波信号模块及功分模块的数量、布局相同。

7、如上所述的量子控制系统，优选的，所述第一机柜内集成中控模块和时钟源模块；

8、所述中控模块与上位机通信，接收量子计算任务的任务参数并转发至所述第二机柜；

9、所述时钟源模块，用于输出多路时钟源信号至所述第二机柜的所述功分模块；

10、其中，所述中控模块和所述时钟源模块均集成于所述第一机柜的高度方向的中间位置。

11、如上所述的量子控制系统，优选的，所述第一机柜内还集成本振源模块；

12、所述本振源模块集成于所述时钟源模块的下方，用于输出本振信号至所述第二机柜。

13、如上所述的量子控制系统，优选的，所述脉冲信号模块集成于一vpx机箱内，所述vpx机箱位于所述第二机柜的高度方向的中间位置。

14、如上所述的量子控制系统，优选的，所述微波信号模块包括分别集成于所述vpx机箱上方和下方且对称设置的信号发射组件和信号接收组件；

15、所述信号发射组件用于依据所述任务参数和所述本振信号输出微波信号至所述量子处理器，所述信号接收组件用于接收所述量子处理器输出的信号。

16、如上所述的量子控制系统，优选的，所述功分模块包括时钟功分组件和本振功分组件；

17、所述时钟功分组件集成于所述vpx机箱与所述信号接收组件之间，用于对所述时钟源信号进行功分处理输出多路工作时钟信号至所述vpx机箱；

18、所述本振功分组件集成于所述vpx机箱与所述信号发射组件之间，用于对所述本振信号进行功分处理并输出至所述信号发射组件和信号接收组件。

19、如上所述的量子控制系统，优选的，还包括集成于所述vpx机箱内中间位置的路由模块，所述路由模块与所述中控模块通信连接。

20、如上所述的量子控制系统，优选的，所述第一机柜内还集成电压源，所述电压源集成于所述中控模块的上方，用于为参量放大器提供电压信号；其中，所述参量放大器与所述量子处理器的输出端电连接，用于所述量子处理器输出的信号进行放大处理。

21、如上所述的量子控制系统，优选的，所述第二机柜的底部还集成有微波源模块，所述微波源模块用于为所述参量放大器提供泵浦信号。

22、本申请第二方面提供一种量子计算机，包括任一项上述的量子控制系统。

23、与现有技术相比，本申请第一机柜内的功能模块的作用为任务参数转发和提供一个或若干个时钟信号，功能较为简单，一个第一机柜即可以实现多位量子处理器的需求。用于输出各种信号的脉冲信号模块、微波信号模块及功分模块均集成在第二机柜内；且集成在第二机柜内各所述第二机柜内的脉冲信号模块、微波信号模块及功分模块的数量、布局相同，即第二机柜内的所有功能模块的种类、数量布局完全相同；一方面便于第二机柜的扩展；另一方面第二机柜内功能模块与第一机柜的通信链路也是相同的，也便于通信链路的扩展；当量子处理器的数量指数增加，一个第一机柜无法满足任务参数转发和时钟源信号的输出时，对第一机柜进行扩展即可。

24、本申请提供量子计算机包括上述量子控制系统，因此具有相同的有益效果，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种量子控制系统，其特征在于，用于对量子处理器进行控制和测量以执行量子计算任务；所述量子控制系统包括：

2.根据权利要求1所述的量子控制系统，其特征在于，所述第一机柜内集成中控模块和时钟源模块；

3.根据权利要求2所述的量子控制系统，其特征在于，所述第一机柜内还集成本振源模块；

4.根据权利要求3所述的量子控制系统，其特征在于，所述脉冲信号模块集成于一vpx机箱内，所述vpx机箱位于所述第二机柜的高度方向的中间位置。

5.根据权利要求4所述的量子控制系统，其特征在于，所述微波信号模块包括分别集成于所述vpx机箱上方和下方且对称设置的信号发射组件和信号接收组件；

6.根据权利要求5所述的量子控制系统，其特征在于，所述功分模块包括时钟功分组件和本振功分组件；

7.根据权利要求4所述的量子控制系统，其特征在于，还包括集成于所述vpx机箱内中间位置的路由模块，所述路由模块与所述中控模块通信连接。

8.根据权利要求2所述的量子控制系统，其特征在于，所述第一机柜内还集成电压源，所述电压源集成于所述中控模块的上方，用于为参量放大器提供电压信号；其中，所述参量放大器与所述量子处理器的输出端电连接，用于所述量子处理器输出的信号进行放大处理。

9.根据权利要求8所述的量子控制系统，其特征在于，所述第二机柜的底部还集成有微波源模块，所述微波源模块用于为所述参量放大器提供泵浦信号。

10.一种量子计算机，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的量子控制系统。

技术总结
本申请公开了一种量子控制系统及量子计算机，用于对量子处理器进行控制和测量以执行量子计算任务；所述量子控制系统包括：至少一个第一机柜，用于提供任务参数及时钟源信号；若干第二机柜，与所述第一机柜通信连接，包括脉冲信号模块、微波信号模块及功分模块，用于依据所述任务参数和所述时钟源信号输出对应的控制信号和测量信号至所述量子处理器；其中，各所述第二机柜内的脉冲信号模块、微波信号模块及功分模块的数量、布局相同。本申请提出了一种集成度高、易扩展的量子控制系统，满足更多位的量子芯片的调控和测量需求。

技术研发人员：请求不公布姓名,请求不公布姓名,孔伟成
受保护的技术使用者：本源量子计算科技（合肥）股份有限公司
技术研发日：20230719
技术公布日：2024/2/25