用于超导量子处理器控制与读出的基于FPGA的电子学系统
量子物理
2022-07-20 v4 仪器与探测器
摘要
用于量子比特控制和测量的电子学系统充当量子编程语言与量子信息处理器之间的桥梁。随着超导量子电路（SQC）技术的快速发展，大规模系统中的同步、低延迟执行和低噪声成为对电子学系统的要求。在此，我们提出了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的电子学系统，具有分布式同步时钟和触发架构。该系统支持对量子比特的同步控制，抖动约为5皮秒。我们在FPGA中实现了一个实时数字信号处理系统，能够进行精确的时序控制、任意波形生成、用于量子比特状态判别的IQ解调，以及生成用于反馈/前馈控制的实时量子比特状态依赖触发信号。硬件和固件的低延迟设计将电子学系统的反馈/前馈延迟降低至125纳秒，显著短于量子比特的退相干时间。最后，我们使用一个磁通量子处理器演示了该系统的功能性和低噪声性能。
引用
@article{arxiv.2110.07965,
title = {FPGA-based electronic system for the control and readout of superconducting quantum processors},
author = {Yuchen Yang and Zhongtao Shen and Xing Zhu and Ziqi Wang and Gengyan Zhang and Jingwei Zhou and Xun Jiang and Chunqing Deng and Shubin Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.07965},
year = {2022}
}