超导和自旋量子比特测控芯片架构研究

摘要：

超导量子计算近年来发展迅速,但常规超导量子测控系统面临体积庞大、连线复杂、可扩展性低、无法在低温环境运行等问题.迫切需要研制高集成度的低温量子测控芯片,解决超导量子计算系统可扩展性瓶颈难题.本文介绍了超导量子比特测控的基本原理和超导量子比特测控芯片的研究现状,根据测控原理和已有研究成果,分析总结了量子测控芯片的设计需求,包括支持经典+量子混合计算模式、支持通用软硬件接口、支持实时闭环测控等方面.根据设计需求,提出了一种适用于超导量子比特的低温测控芯片架构.自旋量子与超导量子比特测控原理相同,该架构同样适用于基于自旋量子比特的测控芯片.该架构从功能层次上将芯片划分为计算调度层、指令处理层、信号处理层、介质连接层;从架构实现层面将芯片划分为运算控制部件、操作控制部件、测控接口部件等部分.该架构设计合理,功能划分明确,充分考虑异构计算模式支持、通用软硬件接口支持、数字电路高度集成、低功耗实现等设计需求,具备工程可实现性.

关键词：量子计算;超导量子;自旋量子;操控;测量;芯片架构

所属期刊栏目：30

分类号：TP391(计算技术、计算机技术)

在线出版日期：2021-10-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：51-58