自适应LMS滤波在基于FPGA的量子比特控制平台上改善二维和三维QPU量子比特读出的潜力验证
量子物理
2024-08-05 v1 信号处理
摘要
量子计算的发展凸显了对精密量子比特读出技术的迫切需求，以准确判别量子态。本文介绍了我们旨在优化二维和三维量子处理单元（QPU）读出脉冲保真度的研究，后者与超导射频（SRF）腔体耦合。聚焦于最小均方（LMS）自适应滤波算法的应用，我们探索了将其集成到基于 FPGA 的控制系统中，通过改善信噪比（SNR）来提高量子比特状态检测的准确性和效率。利用量子仪器控制套件（QICK）开源平台，在 Zynq UltraScale+ RFSoC Gen 3 器件（RFSoC 4x2 FPGA 和 ZCU216 FPGA）上实现 LMS 算法，我们旨在实时动态测试和调整滤波参数，以表征并适应量子计算读出信号中呈现的噪声特征。我们的初步结果表明，LMS 滤波器能够在有效管理 FPGA 资源的同时保持高读出精度。这些发现有望为开发更可靠、可扩展的量子计算架构做出贡献，凸显了自适应信号处理在量子技术进步中的关键作用。
引用
@article{arxiv.2408.00904,
title = {Demonstrating the Potential of Adaptive LMS Filtering on FPGA-Based Qubit Control Platforms for Improved Qubit Readout in 2D and 3D Quantum Processing Units},
author = {Hans Johnson and Nicholas Bornman and Taeyoon Kim and David Van Zanten and Silvia Zorzetti and Jafar Saniie},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.00904},
year = {2024}
}
备注
Short paper submitted and accepted for QCE24 conference. 6 pages, 3 figures, 1 table, 4 equations. Paper was submitted to Quantum Technologies and Systems Engineering (QTEM) track as a New Ideas and Emergent Results (NIER) short paper