超导量子计算中的控制与读出软件

数模转换器（DAC）和模数转换器（ADC）作为超导量子计算机的重要组成部分，用于控制和读出量子比特状态。随着量子比特数量的增加，仪器操作的复杂性迅速增加。低速数据传输、实际仪器的不完美性以及量子比特的相干控制逐渐凸显，已成为扩大量子比特数量的瓶颈。为了应对这些挑战，我们在本研究中提出了一种解决方案。基于客户端-服务器（C/S）模型，我们开发了两个服务器，分别称为读出服务器和控制服务器，用于管理自主研发的数字化仪、任意波形发生器（AWG）和超精密直流电源，从而能够快速实施物理实验。控制服务器和读出服务器均由三部分组成：资源管理器、波形引擎和通信接口。资源管理器将独立仪器的资源映射到统一的虚拟仪器，并自动对齐波形通道的时序。波形引擎为 AWG 生成和处理波形，或从数字化仪捕获和分析数据。通信接口负责以高效的方式发送和接收数据。我们为数字化仪设计了简单的数据链路协议，并为 AWG 设计了多线程通信机制。通过使用不同的网络优化策略，数字化仪和 AWG 的数据传输速度通过单个千兆网卡均达到数百 Mbps。