本源超导量子计算机自主制造链11类产品系列之五：中国首个量子计算测控系统

 

本源超导量子计算机自主制造链由11个部分组成，该制造链生产的中国自主超导量子计算机已向中国用户交付多台，本源基于该制造链自主研制的中国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”已于日前上线并对全球开放使用。

中国首个量子计算测控系统

量子计算测控系统主要应用于量子计算领域，能够提供量子芯片的运行环境与接口，提供量子芯片所需的精密信号的生成、采集、控制与处理，使得量子芯片最大程度发挥其性能优势，在量子计算机中不可或缺。

 

 

此前大部分致力于量子芯片研究的团队都是用现有的设备搭建控制系统，成本高且效率低。本源量子从量子计算机的外设硬件设备入手，在2018年成功研制出一套精简、高效的首款国产量子计算测控系统（本源量子测控一体机Origin Quantum AIO），该一体机可实现对多比特数量量子芯片的精准测控，填补国内在量子测控领域的空白。

图为本源第一代量子计算测控一体机（2018年发布）

本源量子测控一体机Origin Quantum AIO集成度高，可以有效提高系统工作效率，同时内置有专业的量子芯片控制软件和基于Python的开放的编程环境。一体机具体包括集成矢量源模块、集成电压源模块、集成AWG模块、集成微波测量收发模块，可额外集成电流源模块、电压采集模块、高低速AWG模块。一体机具备原始数据分析、预处理、快处理三种工作模式，并提供无穷多层参数循环与遍历功能和指令集调用波形序列功能。一体机上可安装专业的超导量子测控软件套件，可原生接入本源量子计算云平台。

图为本源第二代量子计算测控一体机（2020年发布）

2020年，第二代量子计算测控一体机发布，助力本源量子向中国用户交付第一台自主量子计算机。

2022年，本源发布第三代量子计算测控一体机——“本源天机”量子计算测控系统。

 

“本源天机”量子计算测控系统采用模块化设计，具体产品特点如下：

（1）集成度高，性能强大

多模块、多功能集于一身，可独立完成量子计算测控操作；低相噪、低杂散，可实现快速、高保真的比特控制和读取；（2）模块化设计，扩展性强

标准机柜插箱设计，操作、维护便捷；

模块化设计，系统扩展至100+比特；（3）专业的测控软件

可视化的GUI界面，操作便捷；

支持参数循环与遍历、波形编辑与导入等功能；

支持超导量子芯片的自动化测试功能和校准功能。

 

本源量子计算测控系统首次成功应用万兆TCP通信技术，实现接近极限的经典通信速度；采用二级中控系统，保障指令分发的效率与并行能力；通过集成不同的标准化模块并部署对应的量子测控软件，可同时满足超导、半导体，甚至复合量子计算机系统的运行需要。

本源量子计算测控系统已进行三次产品迭代

对比指标	一代机 （8bit）	二代机 （32bit）	三代机 （72bit+）
通道数量	40	100	500-5000
支持 比特数量	1-8	1-32	1-1000
支持体系	超导	超导	超导 半导体 复合
已申报 知识产权数	6 （含量子测控技术）	13 （含量子测控技术）	117 （含软硬件协调的量子测控技术）

 

 

 

本源量子现已完成三代量子测控一体机的研发，最新“本源天机”量子计算测控系统正用于我国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”。