論文の概要: QubiC 2.0: An Extensible Open-Source Qubit Control System Capable of
Mid-Circuit Measurement and Feed-Forward
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.10333v1
- Date: Tue, 19 Sep 2023 05:35:39 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-20 16:16:56.215643
- Title: QubiC 2.0: An Extensible Open-Source Qubit Control System Capable of
Mid-Circuit Measurement and Feed-Forward
- Title（参考訳）: QubiC 2.0: 中間回路計測とフィードフォワードが可能な拡張可能なオープンソースクビット制御システム
- Authors: Yilun Xu, Gang Huang, Neelay Fruitwala, Abhi Rajagopala, Ravi K. Naik,
Kasra Nowrouzi, David I. Santiago, Irfan Siddiqi
- Abstract要約: 研究者は古典的な電子制御システムを通じて量子処理ユニットを操作・測定する。
我々は、超伝導量子ビットのためのQubiCと呼ばれるオープンソースのFPGAベースの量子ビット制御システムを開発した。
我々は、Xilinx ZCU216評価ボード上でQubiC 2.0にアップグレードし、これらの豊富な機能を開発した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.446810641490789
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Researchers manipulate and measure quantum processing units via the classical
electronics control system. We developed an open-source FPGA-based quantum bit
control system called QubiC for superconducting qubits. After a few years of
qubit calibration and testing experience on QubiC 1.0, we recognized the need
for mid-circuit measurements and feed-forward capabilities to implement
advanced quantum algorithms effectively. Moreover, following the development of
RFSoC technology, we upgraded the system to QubiC 2.0 on an Xilinx ZCU216
evaluation board and developed all these enriched features. The system uses
portable FPGA gateware with a simplified processor to handle commands
on-the-fly. For design simplicity and straightforward scaling, we adopted a
multi-core distributed architecture, assigning one processor core per qubit.
The actual pulses combine the unique pulse envelope and carrier information
specified in a command. Each pulse envelope is pre-stored on FPGA's block RAMs,
ensuring the speed and reusability during the whole circuit. The pulse
parameters including amplitude, phase, and frequency can be updated from pulse
to pulse. The software stack is developed in Python, running on both the FPGA's
ARM core and host computer via XML-RPC. The quantum circuit can be described in
a high-level language, which supports programming at both pulse-level and
native-gate level, and includes high-level control flow constructs. The QubiC
software stack compiles these quantum programs into binary commands that can be
loaded into the FPGA. With Qubic 2.0, we successfully achieved multi-FPGA
synchronization in bench tests and demonstrated simplified feed-forward
experiments on conditional circuits. The enhanced QubiC system represents a
significant step forward in quantum computing, providing researchers with
powerful tools to explore and implement advanced quantum algorithms and
applications.
- Abstract（参考訳）: 研究者は古典的電子制御システムを介して量子処理ユニットを操作し測定する。
超伝導量子ビットのためのオープンソースのfpgaベースの量子ビット制御システムqubicを開発した。
数年に渡りQubiC 1.0の量子ビットキャリブレーションとテスト経験を経て、我々は高度な量子アルゴリズムを効果的に実装するための中間回路計測とフィードフォワード機能の必要性を認識した。
さらに,rfsoc技術の開発により,xilinx zcu216評価ボード上でqubic 2.0にアップグレードし,これらの機能をすべて実装した。
このシステムは、簡単なプロセッサを備えたポータブルfpgaゲートウェアを使用してコマンドをオンザフライで処理する。
設計の単純さと簡単なスケーリングのために、マルチコアの分散アーキテクチャを採用しました。
実際のパルスは、コマンドで指定されたユニークなパルスエンベロープとキャリア情報を組み合わせる。
各パルスエンベロープはFPGAのブロックRAMにプリストアされ、回路全体の速度と再利用性を保証する。
振幅、位相、周波数を含むパルスパラメータをパルスからパルスに更新することができる。
ソフトウェアスタックはPythonで開発され、FPGAのARMコアとXML-RPC経由でホストコンピュータで動作する。
量子回路は、パルスレベルとネイティブゲートレベルのプログラミングをサポートし、高レベルの制御フロー構造を含む高レベル言語で記述することができる。
QubiCソフトウェアスタックは、これらの量子プログラムをFPGAにロード可能なバイナリコマンドにコンパイルする。
qubic 2.0ではベンチテストでマルチfpga同期を実現し,条件付き回路のフィードフォワード実験を簡略化した。
拡張qubicシステムは、量子コンピューティングにおける重要な一歩であり、研究者が高度な量子アルゴリズムとアプリケーションを調査し実装するための強力なツールを提供する。
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