经典数字控制系统对光子测量基量子计算实现的时序约束

关于测量基量子计算（MBQC）光子实现的大多数架构研究都集中在问题所涉及的量子资源上，隐含假设这些资源将构成系统扩展的主要约束。然而，光子 MBQC 的“飞行量子比特”架构要求满足特定的时序约束，这些约束需要由经典控制系统来满足。这种经典控制包括例如：将单光子探测器的信号放大到与数字系统兼容的电压电平；实现一个控制系统，根据正在实现的量子算法将测量结果转换为后续簇态量子比特的测量基设置；以及使用快速相位调制器设置这些测量基所需的数模转换器（DAC）和放大器系统。在本文中，我们在理想簇态发生器存在的条件下，分析了在离散变量光子 MBQC 中实现任意单量子比特旋转和受控非门（CNOT）所需的数字系统，主要目的是理解数字逻辑对模拟系统和量子硬件施加的时序约束。我们使用 Xilinx FPGA（7 系列）的静态时序分析，为自适应测量处理可执行的速度提供了实际上限，进而约束了系统的光子时钟频率。我们的工作指出，为了满足光子量子计算机极具挑战性的规格要求，将经典控制系统与量子系统进行协同设计至关重要。