一种频率采集系统、方法及装置与流程

本公开涉及量子计算领域，具体涉及一种频率采集系统、方法及装置。

背景技术：

1、目前，超导量子芯片上的线路密集度越来越高，频率差越来越小，导致线路之间的串扰问题越来越严重。

2、在相关技术中，对于配置读取线的可调耦合器，虽然方便了后续频率的标定，但是在频率采集过程中，读取线所占用的读取腔会挤占超导量子比特读取腔的工作频率，导致超导量子芯片上不同线路之间出现信号串扰和频率拥堵的问题。对于没有读取线的可调耦合器，耦合器的频率无法直接测量和标定，需要通过比特频率扫描来确定，即需要对比特频率进行大范围扫描来确定可调耦合器的工作频率和状态，消耗更多的时间和硬件资源。

技术实现思路

1、本公开实施例提供一种频率采集系统、方法及装置，旨在解决上述背景技术存在的问题。

2、为了解决上述技术问题，本公开是这样实现的：

3、第一方面，本公开实施例提供了一种频率采集系统，应用于超导量子计算装置，所述超导量子计算装置包括测控仪器、制冷机和封装有超导量子芯片的封装盒，包括：

4、设置在所述封装盒中的信号采集组件，所述信号采集组件用于采集所述超导量子芯片上的可调耦合器发射的频率信号。

5、可选地，所述信号采集组件包括用于采集频率信号的天线和用于吸收电磁噪声的磁通钉扎装置；所述磁通钉扎装置包括多个配置在所述天线周围的高磁导率材质的单元。

6、可选地，所述天线由超导金属材料制成和/或所述天线的形状为环形。

7、可选地，所述天线部署于所述超导量子芯片的正上方，以使所述天线的信号采集范围覆盖所述超导量子芯片辐射的所述频率信号的范围；

8、调整所述天线与所述超导量子芯片之间的垂直距离，以使所述天线和所述超导量子芯片临界耦合。

9、第二方面，本公开实施例提供了一种频率采集方法，应用于上述的频率采集系统，所述方法包括：

10、通过封装盒上的信号采集组件，采集超导量子芯片上的可调耦合器发射的频率信号；

11、根据所述信号采集组件采集的所述频率信号，确定出所述可调耦合器的工作频率。

12、可选地，所述信号采集组件包括用于采集频率信号的天线；所述方法还包括：

13、测控仪器将控制信号发送至封装盒，所述控制信号用于控制超导量子芯片上的目标可调耦合器的耦合强度，所述耦合强度通过能级比特曲线的最小间隙进行确定。

14、可选地，所述工作频率包括关态工作频率和开态工作频率，按照下述步骤对所述关态工作频率和所述开态工作频率进行确定：

15、通过所述控制信号，控制所述目标可调耦合器上控制线的磁通偏置，以使所述目标可调耦合器的耦合强度为0，所述控制信号用于控制超导量子芯片上的目标可调耦合器的耦合强度；

16、通过所述天线，采集所述目标可调耦合器在耦合强度为0的情况下产生的关态频率信号；

17、所述测控仪器接收回路接收所述关态频率信号，并基于所述关态频率信号确定出所述目标可调耦合器的关态工作频率；

18、通过调节所述控制信号，逐步增大所述目标可调耦合器上控制线的磁通偏置，直到达到预设偏置阈值；

19、通过所述天线，实时采集所述目标可调耦合器的在耦合强度不为0的情况下产生的多个频段下的开态频率信号；

20、所述测控仪器基于所述多个频段下的开态频率信号，确定出所述目标可调耦合器在多个频段下的开态工作频率。

21、可选地，所述方法还包括：

22、在对所述超导量子芯片进行关态测试的情况下，所述测控仪器根据所述关态工作频率对所述超导量子芯片进行对应的测试；

23、在对所述超导量子芯片进行开态测试的情况下，所述测控仪器根据所述多个频段下的开态工作频率，对所述超导量子芯片进行各个频段对应的测试

24、可选地，所述超导量子芯片上的多个可调耦合器具有各自的确定优先级；

25、所述方法还包括：

26、所述测控仪器根据所述超导量子芯片上的多个可调耦合器各自的确定优先级，依序对多个可调耦合器进行工作频率的确定，直到所述测控仪器检查到所述超导量子芯片上所有的可调耦合器的工作频率确定完成。

27、第三方面，本公开实施例提供了一种接口寄存器的配置装置，所述装置包括：

28、采集模块，用于通过封装盒上的信号采集组件，采集超导量子芯片上的可调耦合器发射的频率信号；

29、确定模块，用于根据所述信号采集组件采集的所述频率信号，确定出所述可调耦合器的工作频率。

30、可选地，所述装置还包括：

31、发送模块，用于测控仪器将控制信号发送至封装盒，所述控制信号用于控制超导量子芯片上的目标可调耦合器的耦合强度，所述耦合强度通过能级比特曲线的最小间隙进行确定。

32、可选地，所述工作频率包括关态工作频率和开态工作频率；所述装置还包括：

33、控制模块，用于通过所述控制信号，控制所述目标可调耦合器上控制线的磁通偏置，以使所述目标可调耦合器的耦合强度为0，所述控制信号用于控制超导量子芯片上的目标可调耦合器的耦合强度；

34、关态信号采集模块，用于通过所述天线，采集所述目标可调耦合器在耦合强度为0的情况下产生的关态频率信号；

35、关态频率信号接收模块，用于所述测控仪器接收回路接收所述关态频率信号，并基于所述关态频率信号确定出所述目标可调耦合器的关态工作频率；

36、调节模块，用于通过调节所述控制信号，逐步增大所述目标可调耦合器上控制线的磁通偏置，直到达到预设偏置阈值；

37、开态频率信号采集模块，用于通过所述天线，实时采集所述目标可调耦合器的在耦合强度不为0的情况下产生的多个频段下的开态频率信号；

38、开态工作频率确定单元，用于所述测控仪器基于所述多个频段下的开态频率信号，确定出所述目标可调耦合器在多个频段下的开态工作频率。

39、可选地，所述装置还包括：

40、第一测试模块，用于在对所述超导量子芯片进行关态测试的情况下，所述测控仪器根据所述关态工作频率对所述超导量子芯片进行对应的测试；

41、第二测试模块，用于在对所述超导量子芯片进行开态测试的情况下，所述测控仪器根据所述多个频段下的开态工作频率，对所述超导量子芯片进行各个频段对应的测试。

42、可选地，所述超导量子芯片上的多个可调耦合器具有各自的确定优先级；

43、所述装置还包括：

44、第二确定模块，用于所述测控仪器根据所述超导量子芯片上的多个可调耦合器各自的确定优先级，依序对多个可调耦合器进行工作频率的确定，直到所述测控仪器检查到所述超导量子芯片上所有的可调耦合器的工作频率确定完成。

45、本公开的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：

46、通过本公开的频率采集系统，利用封装盒中的信号采集组件直接采集频率信号，无需额外增设读取线就可以快速准确地捕捉到频率信号，一方面避免了与量子比特频率测试线路的挤占，降低了信号之间的串扰，提高了信号的纯净度和可靠性。另一方面减少了信号传输路径，从而提高了读取速度。同时简化了系统的设计和制造流程，减少了硬件资源的消耗，提高了系统的集成度和可靠性。实现准确、高效的频率采集。