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本源超導量子計算機自主制造鏈11類產品系列之五:中國首個量子計算測控系統

本源量子 ? 2024-05-23 08:22 ? 次閱讀

本源超導量子計算機自主制造鏈由11個部分組成,該制造鏈生產的中國自主超導量子計算機已向中國用戶交付多臺,本源基于該制造鏈自主研制的中國第三代自主超導量子計算機“本源悟空”已于日前上線并對全球開放使用。

中國首個量子計算測控系統

量子計算測控系統主要應用于量子計算領域,能夠提供量子芯片的運行環境與接口,提供量子芯片所需的精密信號的生成、采集、控制與處理,使得量子芯片最大程度發揮其性能優勢,在量子計算機中不可或缺。

此前大部分致力于量子芯片研究的團隊都是用現有的設備搭建控制系統,成本高且效率低。本源量子從量子計算機的外設硬件設備入手,在2018年成功研制出一套精簡、高效的首款國產量子計算測控系統(本源量子測控一體機Origin Quantum AIO),該一體機可實現對多比特數量量子芯片的精準測控,填補國內在量子測控領域的空白。

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圖為本源第一代量子計算測控一體機(2018年發布)

本源量子測控一體機Origin Quantum AIO集成度高,可以有效提高系統工作效率,同時內置有專業的量子芯片控制軟件和基于Python的開放的編程環境。一體機具體包括集成矢量源模塊、集成電壓源模塊、集成AWG模塊、集成微波測量收發模塊,可額外集成電流源模塊、電壓采集模塊、高低速AWG模塊。一體機具備原始數據分析、預處理、快處理三種工作模式,并提供無窮多層參數循環與遍歷功能和指令集調用波形序列功能。一體機上可安裝專業的超導量子測控軟件套件,可原生接入本源量子計算云平臺。

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圖為本源第二代量子計算測控一體機(2020年發布)

2020年,第二代量子計算測控一體機發布,助力本源量子向中國用戶交付第一臺自主量子計算機。

2022年,本源發布第三代量子計算測控一體機——“本源天機”量子計算測控系統。

“本源天機”量子計算測控系統采用模塊化設計,具體產品特點如下:

(1)集成度高,性能強大

多模塊、多功能集于一身,可獨立完成量子計算測控操作;低相噪、低雜散,可實現快速、高保真的比特控制和讀取;(2)模塊化設計,擴展性強

標準機柜插箱設計,操作、維護便捷;

模塊化設計,系統擴展至100+比特;(3)專業的測控軟件

可視化的GUI界面,操作便捷;

支持參數循環與遍歷、波形編輯與導入等功能;

支持超導量子芯片的自動化測試功能和校準功能。

本源量子計算測控系統首次成功應用萬兆TCP通信技術,實現接近極限的經典通信速度;采用二級中控系統,保障指令分發的效率與并行能力;通過集成不同的標準化模塊并部署對應的量子測控軟件,可同時滿足超導、半導體,甚至復合量子計算機系統的運行需要。

本源量子計算測控系統已進行三次產品迭代

對比指標
一代機
(8bit)
二代機
(32bit)
三代機
(72bit+)
通道數量
40
100
500-5000
支持
比特數量
1-8
1-32
1-1000
支持體系
超導
超導
超導
半導體
復合
已申報
知識產權數
6
(含量子測控技術)
13
(含量子測控技術)
117
(含軟硬件協調的量子測控技術)

本源量子現已完成三代量子測控一體機的研發,最新“本源天機”量子計算測控系統正用于我國第三代自主超導量子計算機“本源悟空”。

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