近日,啟科量子正式發布了國內首套離子阱環境控制系統<Aba|Qu|ENV>(下文簡稱“<Aba|Qu|ENV>”)。它作為啟科量子測控系統<Qu|Soil>的重要組成部分,實現了離子囚禁所需工作環境的精確控制,如超高真空、超低溫、穩定磁場等。<Aba|Qu|ENV>不僅保障了離子阱量子計算機囚禁離子的穩定性,還為離子阱工作環境的自動控制、狀態監測、遠程操控提供了完整的解決方案。目前,<Aba|Qu|ENV>已應用于啟科量子正在發售的分布式離子阱量子計算機。
離子阱作為構建量子計算機主流技術路線之一,它擁有超長相干時間、超高保真度等技術優勢。但是要研制出具有足夠量子比特的離子阱通用量子計算機,還有諸多技術及工程難題亟待突破,其中環境參數精準而穩定的控制便是亟待解決的問題之一。近年來,越來越多的實驗數據表明,提高離子阱工作環境的真空度,并采用超低溫技術將離子阱及周邊電路模塊冷卻至液氦溫區,能有效增加囚禁離子的數量和囚禁離子的穩定性,同時還能夠大大降低離子加熱率,延長離子處于基態的時間,最終形成優質的量子比特。目前,國際上僅有為數不多的公司推出了整合超高真空、超低溫及相關參數自動調節的產品,如美國Montana Instruments公司推出的Cryostation s-series、德國attocube公司推出的attoDRY,而啟科量子推出的<Aba|Qu|ENV>填補了國內在這一方面的空白。
圖一:<Aba|Qu|ENV>控制器機柜
圖二:<Aba|Qu|ENV>框架圖
啟科量子自主研發的 <Aba|Qu|ENV>由硬件單元和控制軟件單元組成:硬件單元包含人機交互模塊、配電及設備管理模塊、超高真空超低溫監控模塊、磁場監控模塊;控制軟件單元包含底層IO控制模塊、報警算法預處理模塊、遠程控制及登錄管理模塊、真空及低溫操作可編程模塊。它們通過信息交換模塊實現了與量子計算機其他測控組件的通信。
在組件協同工作方面,<Aba|Qu|ENV>聯動了測控系統<Qu|Soil>,如測控系統中的調制/脈沖(DDS/TTL)單元、微安級穩磁單元、諧振腔反饋單元、精密電壓源及濾波單元、微波單元等,相關數據被實時監控,共同為激光精確控制、離子囚禁與糾纏、量子邏輯門等操作提供堅實的保障。
圖三:<Aba|Qu|ENV>人機交互系統
在操作方面,<Aba|Qu|ENV>設計了人機交互系統,通過合理的邏輯指令設計,人機交互模塊可迅速響應,保障運行效率。操作者可便捷地獲取環境參數、異常狀態、組件聯動狀態等信息,同時還能夠通過互聯網進行遠程操控和狀態監測。
<Aba|Qu|ENV>的發布是啟科量子深耕離子阱量子計算工程化領域取得的又一成果。自創立以來,啟科量子采取“統一規劃,化整為零,逐個擊破,快速迭代”的技術攻關策略,將復雜的離子阱量子計算工程問題進行合理分解,以模塊化的設計思路同步推進各個組件的工程化研發,并取得了豐碩的成果。未來,啟科量子將不斷提高自主創新的能力,繼續豐富和完善離子阱計算的軟硬件體系,為量子計算機的商業化應用貢獻力量。
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