論文の概要: Multi-FPGA Synchronization and Data Communication for Quantum Control and Measurement
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.09856v1
- Date: Wed, 11 Jun 2025 15:27:22 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-13 06:35:03.096996
- Title: Multi-FPGA Synchronization and Data Communication for Quantum Control and Measurement
- Title（参考訳）: 量子制御と計測のためのマルチFPGA同期とデータ通信
- Authors: Yilun Xu, Abhi D. Rajagopala, Neelay Fruitwala, Gang Huang,
- Abstract要約: 量子コンピュータが量子ビット数で増加するにつれて、古典的な制御システムはスケールしなければならない。
ほとんどのオープンソースソリューションはシングルボード無線周波数システム(RFSoC)に限定されている
複数のRFSoC基板上でクロックカウンタを同期するクロック同期フレームワークを設計する。
また,ファイバリンク上でPGA間で量子計測データを転送するデータ通信システムを開発した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.0838906444803
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In the last decade, quantum computing has grown from novel physics experiments with a few qubits to commercial systems with hundreds of qubits. As quantum computers continue to grow in qubit count, the classical control systems must scale correspondingly. While a few expensive multi-board commercial solutions exist, most open-source solutions are limited to single-board radio frequency system-on-chip (RFSoC). The essential requirements for a multi-board solution are clock synchronization among multiple boards and the ability to transfer data with low latency for performing real-time feedback. In this work, we design a clock synchronization framework to distribute deterministic clock and synchronize the clock counters across multiple RFSoC boards to generate time-aligned radio frequency (RF) pulses used to control qubits. We also develop a data communication system over a fiber link to transfer quantum measurement data among multiple field-programmable gate arrays (FPGAs). This clock synchronization and data communication module has been integrated into the open-source quantum control system, QubiC, to enable the execution of quantum algorithms across multiple boards. We demonstrate the effectiveness of our design through bench tests with a room-temperature qubit readout emulator.
- Abstract（参考訳）: 過去10年間で、量子コンピューティングは数量子ビットを持つ新しい物理実験から数百量子ビットを持つ商用システムへと成長してきた。
量子コンピュータは量子ビット数で成長を続けるため、古典的な制御系はそれに応じてスケールしなければならない。
高価なマルチボード商用ソリューションはいくつか存在するが、ほとんどのオープンソースソリューションはシングルボード無線周波数システム(RFSoC)に限定されている。
マルチボードソリューションの必須要件は、複数のボード間のクロック同期と、リアルタイムフィードバックを実行するために低レイテンシでデータを転送できることである。
本研究では,複数のRFSoC基板上にクロックカウンタを分散し,クロックカウンタを同期させるクロック同期フレームワークを設計し,キュービットの制御に使用される時間整合無線周波数(RF)パルスを生成する。
我々はまた、複数のフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)間で量子計測データを転送するファイバーリンク上のデータ通信システムを開発した。
このクロック同期とデータ通信モジュールは、複数のボードにまたがる量子アルゴリズムの実行を可能にするために、オープンソースの量子制御システムQubiCに統合されている。
室温キュービットリードアウトエミュレータを用いたベンチテストによる設計の有効性を実証する。
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