量子位频率控制信号的生成方法、装置及量子计算机与流程

本技术涉及量子测控，尤其是涉及一种量子位频率控制信号的生成方法、装置及量子计算机。

背景技术：

1、量子处理器为运行量子计算的核心部件，量子处理器上集成有多位量子位，为了保证量子位的正常工作，需要设置多个信号源或信号发生器为每个量子位提供各种控制信号、例如频率控制信号。其中，频率控制信号为电压信号，且是正负范围的电压信号。电压源输出的电压信号通常为正电压信号，需要采用运放电路对电压源输出的正电压信号进行反向处理，进而输出正负范围的电压信号至量子处理器，而且在运放电路后端设置用于对正负范围的电压信号进行处理的电子元件。由于信号传输线中的运放电路和电子元件的影响，使得传输至量子处理器的电压信号的一致性较差，靠近两端的电压信号呈现非线性，进而使得传输至量子处理器的电压信号与预设的目标值出现偏差，直接影响对量子处理器的频率的控制效果。

2、因此，亟需提供一种可以精准输出正负电压信号的信号生成方法或装置为量子处理器提供频率控制信号。

3、需要说明的是，公开于本技术背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本技术一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种量子位频率控制信号的生成方法、装置及量子计算机，用于为量子处理器提供精准的包括正负范围电压信号的频率控制信号。

2、为了实现上述目的，本技术提出一种量子位频率控制信号的生成方法，包括：

3、确定中控模块发送至模拟信号发生模块的寄存器值与所述模拟信号发生模块输出的量子位频率控制信号的第一映射关系；其中所述量子位频率控制信号包含正负范围的电压信号；

4、基于所述第一映射关系确定上位机模块发送至所述中控模块的控制字符与所述中控模块发送至所述模拟信号发生模块的寄存器值的第二映射关系；

5、依据所述第二映射关系以及所述上位机模块输出的与目标电压对应的控制字符确定所述中控模块输出的目标寄存器值；

6、依据所述第一映射关系、及所述目标寄存器值输出对应的量子位频率控制信号。

7、如上所述的量子位频率控制信号的生成方法，进一步的，所述确定中控模块发送至模拟信号发生模块的寄存器值与所述模拟信号发生模块输出的量子位频率控制信号的第一映射关系的步骤，具体包括：

8、输出至少两个所述寄存器值至所述模拟信号发生模块并测量所述模拟信号发生模块输出的对应的测量电压值；

9、基于各所述寄存器值以及对应的所述测量电压值确定拟合线；

10、基于所述拟合线确定所述寄存器值的最大值与目标电压最大值的第一对应关系、以及所述寄存器值的最小值与目标电压最小值的第二对应关系；其中，所述目标电压最小值和所述目标电压最大值依据量子处理器的频率确定；

11、基于所述第一对应关系和所述第二对应关系确定所述第一映射关系。

12、如上所述的量子位频率控制信号的生成方法，进一步的，所述基于所述第一映射关系确定上位机模块发送至所述中控模块的控制字符与所述中控模块发送至所述模拟信号发生模块的寄存器值的第二映射关系的步骤，具体包括：

13、确定所述上位机模块发送至中控模块的控制字符的最大值和最小值；其中，所述控制字符与所述目标电压一一对应；

14、确定所述控制字符的最大值与所述寄存器值的最大值的第三对应关系、以及所述控制字符的最小值与所述寄存器值的最小值的第四对应关系；

15、基于所述第一映射关系、所述第三对应关系、以及所述第四对应关系确定所述第二映射关系。

16、如上所述的量子位频率控制信号的生成方法，进一步的，所述第二映射关系为线性函数。

17、如上所述的量子位频率控制信号的生成方法，进一步的，在所述基于所述第三对应关系和所述第四对应关系确定所述第二映射关系的步骤之后，还包括：

18、确定所述线性函数的第一参数和第二参数；其中，所述第一参数为所述线性函数的斜率，所述第二参数为所述线性函数的截距。

19、如上所述的量子位频率控制信号的生成方法，进一步的，所述第一参数的范围确定为[0，1]。

20、如上所述的量子位频率控制信号的生成方法，进一步的，所述依据所述第二映射关系以及所述上位机模块输出的与目标电压对应的控制字符确定所述中控模块输出的目标寄存器值的步骤，具体包括：

21、对所述第一参数与所述控制字符进行乘法处理；

22、对乘法处理后获得的结果与所述第二参数进行加法处理获得所述目标寄存器值。

23、本技术另一方面提供一种量子位频率控制信号的生成装置，包括：

24、测量模块，其被配置为确定中控模块发送至模拟信号发生模块的寄存器值与模拟信号发生模块输出的量子位频率控制信号的第一映射关系；其中所述量子位频率控制信号包含正负范围的电压信号；

25、上位机模块，其被配置为基于所述第一映射关系确定发送至所述中控模块的控制字符与所述中控模块发送至所述模拟信号发生模块的寄存器值的第二映射关系；

26、所述中控模块，其被配置为依据所述第二映射关系以及所述上位机模块输出的与目标电压对应的控制字符确定所述中控模块输出的目标寄存器值；

27、所述模拟信号发生模块，其被配置为依据所述第一映射关系、及所述目标寄存器值输出对应的量子位频率控制信号。

28、如上所述的量子位频率控制信号的生成装置，进一步的，所述中控模块还被配置为存储所述第二映射关系。

29、如上所述的量子位频率控制信号的生成装置，进一步的，所述中控模块还被配置为存储于所述量子处理器上每一个量子位对应的第二映射关系。

30、如上所述的量子位频率控制信号的生成装置，进一步的，所述第二映射关系为线性函数，所述线性函数的斜率为第一参数，所述线性函数的截距为第二参数，所述中控模块还被配置为存储所述第一参数和所述第二参数。

31、如上所述的量子位频率控制信号的生成装置，进一步的，所述中控模块包括乘法器单元和加法器单元；

32、所述乘法器单元被配置为对所述第一参数与所述控制字符进行乘法处理；

33、所述加法器单元被配置为对所述乘法器单元处理后获得的结果与所述第二参数进行加法处理获得所述目标寄存器值。

34、如上所述的量子位频率控制信号的生成装置，进一步的，所述模拟信号发生模块包括数模转换单元和运算放大单元；

35、所述数模转换单元被配置为依据所述第一映射关系、及所述目标寄存器值输出对应的正电压信号；

36、所述运算放大单元被配置为对所述正电压信号进行处理输出包括正负范围的电压信号的量子位频率控制信号。

37、本技术再一方面提供一种量子计算机，采用任一项上述的量子位频率控制信号的生成方法输出用于控制量子处理器上量子位频率的控制信号，或包括如任一项上述的量子位频率控制信号的生成装置、及量子处理器，所述生成装置用于为所述量子处理器上的量子位提供频率控制信号。

38、与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：

39、本技术先通过多组实验数据的测量获得表征模拟信号发生模块的输入寄存器值和输出电压测量值的第一映射关系，进而依据第一映射关系获得表征中控模块输入控制字符和输出寄存器值的第二映射关系，通过第一映射关系和第二映射关系中的寄存器值可以实现控制字符与测量电压之间的对应；使得上位机模块下发与目标电压对应的控制字符之后，模拟信号发生模块输出与目标电压一致的电压信号，确保输出的量子位频率控制信号的精度，进而确保对量子处理器的控制效果符合预期。