量子科技中心_量科网

随着离子阱量子计算扩展到更大的量子比特寄存器和更复杂的控制协议，经典控制系统面临一个基本权衡：亚微秒级的板级反馈需要紧密的硬件耦合，而可维护性和可扩展性则需要清晰、模块化的软件抽象。本文提出QuCtrl-BELL（Bell），一种面向离子阱量子控制的编译器驱动软件栈。该设计通过将控制流（包括循环、分支和同步）与硬件状态数据解耦，解决了这一权衡。一种基于Python的领域特定语言（DSL）通过六阶段转译管道进行降级，该管道涵盖控制流图（CFG）构建、静态单赋值（SSA）转换、活跃性分析和图着色寄存器分配。编译器生成确定性的分布式板级程序和紧凑的步进表数据。一种跨板同步协议支持延迟低于700纳秒的反馈环路，无需主机干预。Bell已在QuCtrl-BELL平台（RISC-V + PXIe）上部署和评估，证明基于编译器的基础设施能够为可扩展的离子阱量子控制提供可编程性、确定性时序和模块化。