Manarat:一种基于QICK的可扩展控制系统,用于支持10个磁通可调量子比特同步控制的超导量子处理器
随着量子比特数量的增加以及相干多比特操作超出单个控制模块的处理能力,构建可扩展的超导量子处理器控制架构至关重要。基于AMD射频片上系统(RFSoC)平台开发的量子仪器控制套件(QICK)虽然提供了灵活的脉冲级比特控制开源框架,但缺乏原生多板同步支持,限制了其在中大规模量子设备中的应用。为突破这一限制,该研究团队推出Manarat平台——基于QICK的可扩展多板控制系统,通过硬件、固件和软件协同优化,实现了跨多个AMD ZCU216 RFSoC板的亚100皮秒级时序对齐。 该系统整合了低抖动时钟分发网络,改进了tProcessor架构,并采用同步方案确保跨板程序执行的确定性对齐。同时集成了用于磁通控制的定制模拟前端,将高速射频信号与由低噪声高精度数模转换器生成的软件可编程直流偏置电压相结合。这些功能辅以能够协调多板同步实验的软件栈,且与开源量子校准及算法执行框架Qibo实现深度集成。研究人员在两个RFSoC板控制的10比特超导处理器上验证了Manarat性能,成功演示了用于跨板CZ门校准的同步控制序列可靠执行。实验结果表明,多个RFSoC板间可实现亚纳秒级同步和相干控制,为超导量子计算机的可扩展运行提供了关键技术支撑。
