論文の概要: QubiC: An open source FPGA-based control and measurement system for
superconducting quantum information processors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.00071v3
- Date: Wed, 27 Oct 2021 05:27:19 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-18 05:32:48.495821
- Title: QubiC: An open source FPGA-based control and measurement system for
superconducting quantum information processors
- Title（参考訳）: QubiC:超伝導量子情報プロセッサのためのオープンソースFPGAベースの制御・測定システム
- Authors: Yilun Xu, Gang Huang, Jan Balewski, Ravi Naik, Alexis Morvan, Bradley
Mitchell, Kasra Nowrouzi, David I. Santiago and Irfan Siddiqi
- Abstract要約: 超伝導量子処理ユニットを制御・測定するために,QubiCと呼ばれるモジュール型FPGAを設計する。
プロトタイプのハードウェアモジュールは、市販の市販評価ボードと、社内で開発された回路基板から組み立てられる。
システム機能と性能は、キュービットチップの特性評価、ゲート最適化、ランダム化されたベンチマークシーケンスによって実証される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.310385728746101
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: As quantum information processors grow in quantum bit (qubit) count and
functionality, the control and measurement system becomes a limiting factor to
large scale extensibility. To tackle this challenge and keep pace with rapidly
evolving classical control requirements, full control stack access is essential
to system level optimization. We design a modular FPGA (field-programmable gate
array) based system called QubiC to control and measure a superconducting
quantum processing unit. The system includes room temperature electronics
hardware, FPGA gateware, and engineering software. A prototype hardware module
is assembled from several commercial off-the-shelf evaluation boards and
in-house developed circuit boards. Gateware and software are designed to
implement basic qubit control and measurement protocols. System functionality
and performance are demonstrated by performing qubit chip characterization,
gate optimization, and randomized benchmarking sequences on a superconducting
quantum processor operating at the Advanced Quantum Testbed at Lawrence
Berkeley National Laboratory. The single-qubit and two-qubit process fidelities
are measured to be 0.9980$\pm$0.0001 and 0.948$\pm$0.004 by randomized
benchmarking. With fast circuit sequence loading capability, the QubiC performs
randomized compiling experiments efficiently and improves the feasibility of
executing more complex algorithms.
- Abstract（参考訳）: 量子情報プロセッサが量子ビット(量子ビット)のカウントと機能で成長するにつれて、制御および測定システムは大規模な拡張性に対する制限要因となる。
この課題に対処し、急速に進化する古典的な制御要件に追従するために、システムレベルの最適化には完全な制御スタックアクセスが不可欠である。
超伝導量子処理ユニットを制御・測定するために,qubicと呼ばれるモジュール型fpga(field-programmable gate array)ベースのシステムを設計する。
このシステムには、室温エレクトロニクスハードウェア、FPGAゲートウェア、エンジニアリングソフトウェアが含まれる。
プロトタイプのハードウェアモジュールは、市販の市販評価ボードと社内で開発された回路基板から組み立てられる。
ゲートウェアとソフトウェアは、基本的な量子ビット制御および測定プロトコルを実装するように設計されている。
ローレンス・バークレー国立研究所のadvanced quantum testbedで動作する超伝導量子プロセッサ上で、量子ビットチップのキャラクタリゼーション、ゲート最適化、ランダム化ベンチマークシーケンスを実行することで、システム機能と性能を実証する。
シングルキュービットおよび2キュービットプロセスの忠実度はランダム化ベンチマークにより0.9980$\pm$0.0001と0.948$\pm$0.004と測定される。
高速な回路シーケンスロード能力により、qubicはランダムコンパイル実験を効率的に実行し、より複雑なアルゴリズムの実行可能性を向上させる。
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