CN114062886A - 量子芯片测试方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种量子芯片测试方法、装置及系统，通过将测试流程参数以预设程序解析文件的形式上传到服务器的目标数据库中，通过服务器转化为脉冲信号指令并发送给量子测控装置，由此量子测控装置可以根据脉冲信号指令生成脉冲测试信号从而加载到待测量子芯片上进行测试，并自动获取测试数据后将测试数据实时更新到目标数据库中，计算机设备加载测试数据并对测试数据进行数据处理后，生成测试结果。如此，通过将传统技术中的人工测试过程以程序形式自动生成对应的脉冲测试信号，完成整个芯片测试的流程，进而有效提高测试效率，并且便于适配复杂测试情况，能够避免在复杂测试情况下由于手动误操作产生错误的测试结果。
Description
技术领域
本申请涉及量子测控技术领域，具体而言，涉及一种量子芯片测试方法、装置及系统。
背景技术
在量子芯片的参数测试过程中，通常是由测试人员手动配置好测试参数后进行测试的。测试人员通常需要手动频繁设置量子测控仪器的各类测试参数后人工进行测量，并频繁收集每个测试流程的测量数据后，分析测试结果。此种方式不仅费时费力，影响测试效率，并且在复杂测试情况还可能会由于手动误操作产生错误的测试结果。
发明内容
基于现有设计的不足，本申请提供一种量子芯片测试方法、装置及系统，通过将传统技术中的人工测试过程以程序形式自动生成对应的脉冲测试信号，完成整个芯片测试的流程，进而有效提高测试效率，并且便于适配复杂测试情况，能够避免在复杂测试情况下由于手动误操作产生错误的测试结果。
根据本申请的第一方面，提供一种量子芯片测试方法，应用于量子芯片测试系统，所述量子芯片测试系统包括计算机设备、服务器以及量子测控装置，所述量子测控装置与待测量子芯片连接，所述服务器分别与所述量子测控装置和所述计算机设备通信连接，所述方法包括：
所述计算机设备将配置的测试流程参数以预设程序解析文件的形式上传到所述服务器的目标数据库中；
所述服务器将所述预设程序解析文件转化为脉冲信号指令，并将所述脉冲信号指令发送给所述量子测控装置；
所述量子测控装置在接收到所述脉冲信号指令后，根据所述脉冲信号指令生成脉冲测试信号，将所述脉冲测试信号加载到待测量子芯片上进行测试，并获取所述量子芯片执行测试后的测试数据，将所述测试数据实时更新到所述目标数据库中；
所述计算机设备在检测到所述目标数据库中更新的测试数据时，加载所述测试数据并对所述测试数据进行数据处理后，生成测试结果。
在第一方面的一种可能的实施方式中，所述计算机设备预先安装有流程测试工具包，在所述计算机设备将配置的测试流程参数以预设程序解析文件的形式上传到所述服务器的目标数据库中的步骤之前，所述方法还包括：
所述计算机设备运行所述流程测试工具包的测试程序，生成待配置的量子芯片测试选项；
响应对所述量子芯片测试选项的配置操作，获得测试配置数据，并根据所述测试配置数据生成对应的测试流程参数。
在第一方面的一种可能的实施方式中，所述测试配置数据包括不同测试流程之间的流程控制顺序以及每个测试流程对应的参数配置选项的选项配置信息；
所述响应对所述量子芯片测试选项的配置操作，获得测试配置数据的步骤，包括：
响应对所述量子芯片测试选项的第一配置操作指令，生成至少一个测试流程，并配置每个测试流程之间的流程控制顺序；
响应对每个测试流程的第二配置操作指令，配置每个测试流程对应的参数配置选项，并获得每个测试流程对应的参数配置选项的选项配置信息。
在第一方面的一种可能的实施方式中，每个测试流程分别对应于至少一个待测试目标对象；所述待测试目标对象包括下列之一：
量子比特传导性测试、读取装置传导性测试、传输线传导性测试、所述量子芯片中各个量子比特的频率参数测试、弛豫时间参数测试、退相干时间参数测试。
在第一方面的一种可能的实施方式中，所述量子测控装置在接收到所述脉冲信号指令后，根据所述脉冲信号指令生成脉冲测试信号，将所述脉冲测试信号加载到待测量子芯片上进行测试，并获取所述量子芯片执行测试后的测试数据，将所述测试数据实时更新到所述目标数据库中的步骤，包括：
所述量子测控装置从所述脉冲信号指令中获得每个测试流程的脉冲配置参数以及所述测试流程的流程控制顺序，所述脉冲配置参数包括以下配置参数中的至少一种：偏置脉冲参数、微波脉冲发射参数、脉冲采集参数以及波形参数；
根据每个测试流程的脉冲配置参数，分别将所述脉冲配置参数对应的脉冲测试信号按照所述测试流程的流程控制顺序，依次加载到待测量子芯片上执行每个测试流程的测试；
获得所述量子芯片基于所述脉冲测试信号执行每个测试流程的测试并返回的测试数据，将所述测试数据实时更新到所述目标数据库中，并根据测试反馈数据执行下一个测试流程的测试，直到所有测试流程均测试结束。
在第一方面的一种可能的实施方式中，所述测试流程包括能谱实验测试流程、Rabi实验测试流程、T1实验测试流程以及Ramsey实验测试流程；
所述根据每个测试流程的脉冲配置参数，分别将所述脉冲测试信号按照所述测试流程的流程控制顺序，依次加载到待测量子芯片上执行每个测试流程的测试，以及获得所述量子芯片基于所述脉冲测试信号执行每个测试流程的测试并返回的测试数据，并将所述测试数据实时更新到所述目标数据库中的步骤，包括：
根据所述能谱实验测试流程的脉冲配置参数，将所述脉冲测试信号加载到待测量子芯片上执行能谱实验，获得所述量子芯片中各个量子比特的频率参数；
将所述频率参数作为所述Rabi实验测试流程的输入参数，继续根据所述Rabi实验测试流程的脉冲配置参数执行Rabi实验，获得π脉冲波形参数和幅值参数；
将所述π脉冲波形参数和所述幅值参数分别作为所述T1实验测试流程以及所述Ramsey实验测试流程的输入参数，继续根据所述T1实验测试流程以及Ramsey实验测试流程的脉冲配置参数分别执行完成T1实验和Ramsey实验，分别获得弛豫时间参数和退相干时间参数；
将所述频率参数、所述π脉冲波形参数和幅值参数、所述弛豫时间参数、退相干时间参数之一或者组合作为测试数据实时更新到所述目标数据库中。
在第一方面的一种可能的实施方式中，所述对所述测试数据进行数据处理后，生成测试结果的步骤，包括：
将所述测试数据中的每个测试采集项目的数值与对应的预设数值范围进行比对，获得每个测试采集项目的比对结果；
根据所述每个测试采集项目的比对结果，判断所述待测量子芯片的性能是否合格。
根据本申请的第二方面，提供一种量子芯片测试方法，应用于量子测控装置，所述量子测控装置与待测量子芯片和服务器分别通信连接，所述服务器与计算机设备通信连接，所述方法包括：
接收所述服务器发送的脉冲信号指令，其中，所述脉冲信号指令由所述服务器通过转化所述计算机设备上传到所述服务器的目标数据库中的预设程序解析文件获得，所述预设程序解析文件基于所述计算机设备配置的测试流程参数得到；
根据所述脉冲信号指令生成脉冲测试信号，将所述脉冲测试信号加载到待测量子芯片上进行测试，并获取所述量子芯片执行测试后的测试数据，将所述测试数据实时更新到所述目标数据库中，以使得所述计算机设备在检测到所述目标数据库中更新的测试数据时，加载所述测试数据并对所述测试数据进行数据处理后，生成测试结果。
根据本申请的第三方面，提供一种量子芯片测试装置，应用于量子测控装置，所述量子测控装置与待测量子芯片和服务器分别通信连接，所述服务器与计算机设备通信连接，所述装置包括：
接收模块，用于接收所述服务器发送的脉冲信号指令，其中，所述脉冲信号指令由所述服务器通过转化所述计算机设备上传到所述服务器的目标数据库中的预设程序解析文件获得，所述预设程序解析文件基于所述计算机设备配置的测试流程参数得到；
加载模块，用于根据所述脉冲信号指令生成脉冲测试信号，将所述脉冲测试信号加载到待测量子芯片上进行测试，并获取所述量子芯片执行测试后的测试数据，将所述测试数据实时更新到所述目标数据库中，以使得所述计算机设备在检测到所述目标数据库中更新的测试数据时，加载所述测试数据并对所述测试数据进行数据处理后，生成测试结果。
根据本申请的第四方面，提供一种量子芯片测试系统，所述量子芯片测试系统包括计算机设备、服务器以及量子测控装置，所述量子测控装置与待测量子芯片连接，所述服务器分别与所述量子测控装置和所述计算机设备通信连接；
所述计算机设备，用于将配置的测试流程参数以预设程序解析文件的形式上传到所述服务器的目标数据库中；
所述服务器，用于将所述预设程序解析文件转化为脉冲信号指令，并将所述脉冲信号指令发送给所述量子测控装置；
所述量子测控装置，用于在接收到所述脉冲信号指令后，根据所述脉冲信号指令生成脉冲测试信号，将所述脉冲测试信号加载到待测量子芯片上进行测试，并获取所述量子芯片执行测试后的测试数据，将所述测试数据实时更新到所述目标数据库中；
所述计算机设备，用于在检测到所述目标数据库中更新的测试数据时，加载所述测试数据并对所述测试数据进行数据处理后，生成测试结果。
基于上述任一方面，本申请通过将测试流程参数以预设程序解析文件的形式上传到服务器的目标数据库中，使得服务器转化为脉冲信号指令并发送给量子测控装置，由此量子测控装置可以根据脉冲信号指令生成脉冲测试信号从而加载到待测量子芯片上进行测试，并自动获取测试数据后将测试数据实时更新到目标数据库中，最后由计算机设备加载测试数据并对测试数据进行数据处理后，生成测试结果。如此，通过将传统技术中的人工测试过程以程序形式自动生成对应的脉冲测试信号，完成整个芯片测试的流程，进而有效提高测试效率，并且便于适配复杂测试情况，能够避免在复杂测试情况下由于手动误操作产生错误的测试结果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本申请实施例所提供的量子芯片测试系统的应用场景示意图；
图2示出了本申请实施例所提供的量子芯片测试方法的流程示意图之一；
图3示出了图2中所示的步骤S110的子步骤流程示意图；
图4示出了图2中所示的步骤S130的子步骤流程示意图；
图5示出了图2中所示的步骤S140的子步骤流程示意图；
图6示出了本申请实施例所提供的量子芯片测试方法的流程示意图之二；
图7示出了本申请实施例所提供的量子芯片测试装置的功能模块示意图；
图8示出了本申请实施例所提供的用于实现图6中所示的量子芯片测试方法的量子测控装置的组件结果示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本申请中附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本申请的保护范围。
另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本申请中使用的流程图示出了根据本申请实施例的一些实施例实现的操作。应该理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本申请内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其它操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。
图1示出了本申请实施例所提供的量子芯片测试系统10的应用场景示意图。本实施例中，量子芯片测试系统10可以包括计算机设备100、服务器200以及量子测控装置300。其中，量子测控装置300与待测量子芯片400连接，服务器200分别与量子测控装置300和计算机设备100通信连接。服务器200可以用于接收计算机设备100发出的指令来控制量子测控装置300对待测量子芯片400进行一系列操作。
在一种可能的实施方式中，服务器200可以是单个服务器，也可以是一个服务器组。服务器组可以是集中式的，也可以是分布式的(例如，服务器200可以是分布式系统)。
值得说明的是，在一些可能的示例中，计算机设备100和服务器200可以为同一个设备，例如计算机设备100可以作为服务器200执行的步骤流程，或者服务器200可以作为计算机设备100执行的步骤流程。
量子测控装置300可以与待测量子芯片400进行信号交互，从而执行量子测控流程。在一些可能的示例中，量子测控装置300可以包括量子中央处理器、直流电压模块、偏置脉冲模块、微波脉冲模块、脉冲采集模块等，但不限制于此。
例如，量子中央处理器可以作为量子计算机系统的运算和控制核心，从而执行一系列的信息处理和计算机程序运行。直流电压模块可以通过设置通道和电压值即可使得量子测控装置300的对应通道输出相应控制电压信号。偏置脉冲模块可以通过设置偏置脉冲参数和波形参数即可使得量子测控装置300对应通道输出相应控制脉冲信号。微波脉冲模块可以通过设置微波脉冲参数和波形参数即可使得量子测控装置300对应通道输出相应微波信号。脉冲采集模块可以通过设置脉冲采集参数，输出读取脉冲信号。
待测量子芯片400是指将量子线路集成在基片上，进而承载量子信息处理功能的芯片，其可以理解为充分利用量子力学效应，实现高效率并行量子计算的核心部件。
例如，通常一个量子芯片可以包括多个量子比特以及数据传输线。每个量子比特包括相互耦合连接的探测器和量子比特装置。量子比特装置上设置有第一控制信号线和第二控制信号线。其中，第一控制信号线可提供两个信号，DC(Direct Current，直流)信号和AWG(Arrayed Waveguide Grating，阵列波导光栅)信号，用于对待测量子芯片的频率参数进行调控；具体的，DC信号由所述直流电压模块输出，用于对频率参数进行粗调；AWG信号由偏置脉冲模块输出，用于对频率参数进行细调；进而精准的对待测量子芯片的频率参数进行调控。第二控制信号线可以提供量子比特调控信号，即微波脉冲模块输出的微波信号，用于对待测量子芯片的量子态信息进行调控。在实际针对待测量子芯片400的测试过程中，可以对这些量子比特以及数据传输线进行性能测试，以测试该待测量子芯片400的合格结果，以便于芯片测试人员参考。
可以理解，在其它可能的实施方式中，该量子芯片测试系统10也可以仅包括图1所示组成部分的其中一部分，或者还可以包括其它的组成部分。
基于图1中所示的系统应用场景，图2示出了本申请实施例提供的量子芯片测试方法的交互流程示意图，本实施例中，该量子芯片测试方法可以由图1中所示的量子芯片测试系统10执行。应当理解，在其它实施例中，本实施例的量子芯片测试方法其中部分步骤的顺序可以根据实际需要相互交换，或者其中的部分步骤也可以省略或删除。该量子芯片测试方法的详细步骤介绍如下。
步骤S110，计算机设备100将配置的测试流程参数以预设程序解析文件的形式上传到服务器200的目标数据库中。
步骤S120，服务器200将预设程序解析文件转化为脉冲信号指令，并将脉冲信号指令发送给量子测控装置300。
步骤S130，量子测控装置300在接收到脉冲信号指令后，根据脉冲信号指令生成脉冲测试信号，将脉冲测试信号加载到待测量子芯片400上进行测试，并获取量子芯片执行测试后的测试数据，将测试数据实时更新到目标数据库中。
步骤S140，计算机设备100在检测到目标数据库中更新的测试数据时，加载测试数据并对测试数据进行数据处理后，生成测试结果。
基于上述步骤，本实施例通过将传统技术中的人工测试过程以程序形式自动生成对应的脉冲测试信号，完成整个芯片测试的流程，进而有效提高测试效率，并且便于适配复杂测试情况，能够避免在复杂测试情况下由于手动误操作产生错误的测试结果。
在一种可能的实施方式中，针对步骤S110，计算机设备100可预先安装有流程测试工具包pyQCat，pyQCat可以提供一图形化交互界面，用于为测试人员提供测试流程参数的配置页面。在此基础上，如图3所示，对于步骤S110，可以通过以下示例性的子步骤S111-子步骤S112实现，详细描述如下。
子步骤S111，计算机设备100运行流程测试工具包的测试程序，生成待配置的量子芯片测试选项。
子步骤S112，响应对量子芯片测试选项的配置操作，获得测试配置数据，并根据测试配置数据生成对应的测试流程参数。
如此设计，可以将测试过程以预设程序解析文件的形式上传到服务器200的目标数据库中。例如，测试配置数据可以是以Json文件形式存储在目标数据库中，以便于服务器200自动调取。
例如，如果需要测试待测量子芯片400中各个量子比特的频率参数f，那么测试配置数据中可以设置需要施加到待测量子芯片上的控制电压信号、控制脉冲信号、微波信号、读取脉冲信号的具体参数，例如可以包括幅值参数、脉冲波形文件、脉冲时长等，并以Json文件形式存储在目标数据库中。在后续测试频率参数f时，服务器200可以直接调取这个Json文件，然后通过服务器200将这个Json文件中的程序指令转化为具体的脉冲信号指令，并控制量子测控装置300在接收到脉冲信号指令之后，输出对应的脉冲信号，从而完成频率参数f的测试。在此过程中，对于测试人员而言，无需人工频繁进行测量，也无需频繁收集每个测试流程的测量数据，仅需要在流程测试工具包pyQCat上一键运行一项测试指令即可，从而极大提高测试效率。
在进一步的可能的实施方式中，在子步骤S112中，为了便于实现流程扩展，进一步提高测试效率，测试配置数据具体可以包括不同测试流程之间的流程控制顺序以及每个测试流程对应的参数配置选项的选项配置信息。
例如，在子步骤S112中，计算机设备100可以响应对量子芯片测试选项的第一配置操作指令，生成至少一个测试流程，并配置每个测试流程之间的流程控制顺序。而后，响应对每个测试流程的第二配置操作指令，配置每个测试流程对应的参数配置选项，并获得每个测试流程对应的参数配置选项的选项配置信息。由此，获得测试配置数据。
例如，假设某个测试需求需要执行测试流程A、测试流程B、测试流程C以及测试流程D。基于测试流程A、B、C、D之间的测试流程顺序生成第一配置操作指令；并基于单个测试流程执行时设置的具体参数配置选项，生成第二配置操作指令；其中，在完成测试流程A后需要将测试流程A的测试参数A输入到测试流程B中进行测试，得到测试参数B后，将测试参数B分别输入到测试流程C以及测试流程D中进行测试后，分别得到测试参数C和测试参数D，进而结合测试参数C以及测试参数D完成整个测试需求。
以此为例，按照传统方案，测试人员往往需要在每次测试流程执行完成之后，记录输出的测试参数并分析，然后修改下一个测试流程的测试流程参数，并继续执行下一个测试流程。整个过程需要频繁记录数据、修改参数，这种方案显然效率低下。
经本申请发明人研究发现，尽管量子芯片的测控工作流程是固定的，但是考虑到本实施例安装的流程测试工具包pyQCat部分可以进行扩展，进而可以利用pyQCat构建出一套完整的工作流，把测试流程A、测试流程B、测试流程C以及测试流程D对应的参数配置选项的选项配置信息，以及测试流程A、测试流程B、测试流程C以及测试流程D之间的流程控制顺序进行配置，从而可以芯片完成每个测试流程的实验，无需在测试过程中再逐个对这些测试流程分别进行手工配置，从而实现了芯片测试，大大提升了测试效率，解放了手工劳动力。
作为一种可能的示例，以上每个测试流程可以分别对应于至少一个待测试目标对象。例如，待测试目标对象可以包括下列之一：
量子比特传导性测试、读取装置传导性测试、传输线传导性测试、量子芯片中各个量子比特的频率参数测试、弛豫时间参数测试、退相干时间参数测试。
在一种可能的实施方式中，针对步骤S120，服务器200上可以安装有量子测控系统QcontrolSystem。量子测控系统中配置有针对待测量子芯片的不同待测试目标对象的测控程序，该测控程序用于直接控制量子测控装置300。
在具体工作时，量子测控系统接收到来自流程测试工具包的对量子芯片的待测试目标对象进行测试的程序指令；量子测控系统从数据库中读取程序指令对应的Json文件，将Json文件中的程序指令转化为脉冲信号指令；进而将脉冲信号指令发送到量子测控装置300。量子测控装置300根据接收到的具体的脉冲信号指令，给待测量子芯片400提供各种脉冲信号，驱动待测量子芯片400工作。。
量子测控系统从数据库中读取程序指令对应的Json文件，将Json文件中的程序指令转化为脉冲信号指令的过程中，量子测控系统QcontrolSystem从数据库中读取Json文件进行解析，将其转化为量子测控装置300的包括的工作参数在内的脉冲信号指令。例如，工作参数可以包括脉冲信号的幅值参数、脉冲波形文件、脉冲时长等。
需要说明的是，本申请实施例中的量子测控装置300可以是包含多个信号源模块的多功能设备。例如，信号源模块可以包括用于输出DC信号的直流信号单元、输出AWG信号的脉冲信号单元、输出微波信号的微波信号单元、输出脉冲读取信号的信号采集单元等。当量子测控装置300中接收到量子测控系统发送的脉冲指令后，会按照脉冲指令控制各信号模块输出具体的脉冲信号。
同时，量子测控装置300还具有信号处理功能；当待测量子芯片接收脉冲信号并执行测试之后，量子测控装置300会接收待测量子芯片输出的回传模拟信号，对回传模拟信号中的数据进行处理之后，再更新至数据库，如此反复直至完成全部的测量任务并停止输出。
更进一步的，所述QcontrolSystem也可以集成到量子测控装置300中，量子测控装置300具有将从Json文件中调取的程序指令转化为具体的脉冲信号指令并输出具体的脉冲信号的功能，同时还可以兼顾采集待测量子芯片输出的信号数据并针对信号数据进行分析处理的功能，并输出程序的运行结果至数据库中。由此，使得芯片测试流程更简单、系统集成度更高。
在一种可能的实施方式中，针对步骤S130，在量子测控装置300的测试过程中，可以通过如图4所示的子步骤实现，详细描述如下。
子步骤S131，量子测控装置300从脉冲信号指令中获得每个测试流程的脉冲配置参数以及测试流程的流程控制顺序。
例如，脉冲配置参数可以包括以下配置参数中的至少一种：偏置脉冲参数、微波脉冲发射参数、脉冲采集参数以及波形参数。
子步骤S132，根据每个测试流程的脉冲配置参数，分别将脉冲配置参数对应的脉冲测试信号按照测试流程的流程控制顺序，依次加载到待测量子芯片400上执行每个测试流程的测试。
子步骤S133，获得所述量子芯片基于所述脉冲测试信号执行每个测试流程的测试并返回的测试数据，将所述测试数据实时更新到所述目标数据库中，并根据测试反馈数据执行下一个测试流程的测试，直到所有测试流程均测试结束。
在一种可能的实施方式中，在子步骤S132和子步骤S133中，下面将结合一个具体的示例进行非限制性阐述。
假设本次的测试需求为：获得待测量子芯片400的弛豫时间T1和退相干时间T2*，而待测量子芯片400的弛豫时间T1和退相干时间T2*的测量，需要经过一系列实验获得。首先，需要进行能谱实验，获取量子芯片中各个量子比特的频率参数fq。然后进行Rabi实验，获取π-pulse波形和幅值参数。再进行T1实验测试流程，获得弛豫时间参数T1，最后进行Ramsey实验测试流程，获得退相干时间参数T2*。
基于此，可以以测试流程包括能谱实验测试流程、Rabi实验测试流程、T1实验测试流程以及Ramsey实验测试流程为例，首先量子测控装置300根据能谱实验测试流程的脉冲配置参数，将脉冲测试信号加载到待测量子芯片400上执行能谱实验，获得量子芯片中各个量子比特的频率参数。
其中，能谱实验可以用于将偏置电压信号施加到量子芯片，测量脉冲采集参数对应的脉冲采集信号随微波脉冲发射信号的频率的变化曲线，并将变化曲线中脉冲采集信号的幅值随微波脉冲发射信号的频率的周期性变化的频率最高点，记录为量子芯片的频率参数。
在此基础上，量子测控装置300自动将频率参数作为Rabi实验测试流程的输入参数，继续根据Rabi实验测试流程的脉冲配置参数执行Rabi实验，获得π脉冲波形参数和幅值参数。
在此值得说明的是，π脉冲波形参数的具体意义可以是指：使得量子芯片的量子态呈现预设变化形态的参数，例如呈现180度翻转的变化形态。
而后，量子测控装置300自动将π脉冲波形参数和幅值参数分别作为T1实验测试流程以及Ramsey实验测试流程的输入参数，继续根据T1实验测试流程以及Ramsey实验测试流程的脉冲配置参数分别执行完成T1实验和Ramsey实验，分别获得弛豫时间参数和退相干时间参数。
由此，量子测控装置300可以将以上测试获得的频率参数、π脉冲波形参数和幅值参数、弛豫时间参数、退相干时间参数之一或者组合作为测试数据实时更新到目标数据库中。
如此设计，无需单独针对能谱实验测试流程、Rabi实验测试流程、T1实验测试流程以及Ramsey实验测试流程分别进行流程配置和数据收集，通过以上流程可以实现芯片测试，无需人工干预，大大提升了测试效率，解放了手工劳动力。
在一种可能的实施方式中，针对步骤S140，可以通过如图5所示的示例性的子步骤实现，详细描述如下。
子步骤S141，将测试数据中的每个测试采集项目的数值与对应的预设数值范围进行比对，获得每个测试采集项目的比对结果。
子步骤S142，根据每个测试采集项目的比对结果，判断待测量子芯片400的性能是否合格。
例如，作为一种可能的示例，以传输线的传导性测试为例，在子步骤S141中，通过所述信号采集模块输出具有分别具有第一功率参数和第二功率参数的采集脉冲信号到所述待测量子芯片，并通过对待测量子芯片输出的回传模拟信号进行分析处理，获得回传模拟信号随脉冲采集信号的变化曲线，记为第一正向传输参数和第二正向传输参数。其中，例如，第一功率可以设置为-10dBm、第二功率可以设置为-40dBm。
然后，将第一正向传输数据和第二正向传输数据分别导入寻峰函数，获得第一正向传输数据中所有的信号极值点的第一频率坐标和第二正向传输数据中所有的信号极值点的第二频率坐标。
这样，在子步骤S142中，可以将第一频率坐标与对应的第一预设数值范围进行比对，得到第一比对结果，并将第二频率坐标与对应的第二预设数值范围进行比对，得到第二比对结果。
例如，当第一频率坐标不处于对应的第一预设数值范围，和/或第二频率坐标不处于对应的第二预设数值范围时，生成量子芯片中的传输线传导性测试不导通的测试结果，从而判定该待测量子芯片400的性能不合格。
当第一频率坐标处于对应的第一预设数值范围，且第二频率坐标处于对应的第二预设数值范围时，生成量子芯片中的传输线传导性测试导通的测试结果，从而判定该待测量子芯片400的性能合格。
值得说明的是，在其它可能的实施方式中，量子芯片测试系统10还可以进行仪器扩展。例如，在图1中所示的应用场景中，量子测控装置300用于控制和测试该待测量子芯片400，但是在一些可能的实施方式中，也可以增加更多的仪器来配合量子测控装置300完成该待测量子芯片400的测试工作。在此过程中，可以对增加的仪器进行软件上的调整。例如，以增加网络分析仪为例，在前述计算机设备100上安装的pyQCat的工作流上，可以相应增加网络分析仪的API，用于网络分析仪的参数设置，至此，可以个性化设置网络分析仪的所有配置参数。
此外，在服务器200的QcontrolSystem的工作流上，也可以进一步增加解析网络分析仪参数的软件模块，从而可以将从目标数据库中获得的网络分析仪的参数提取出来，转换后下发给网络分析仪，实现网络分析仪的调用。当涉及到网络分析仪的数据处理时，也可以在服务器200的QcontrolSystem的工作流上的数据处理模块中，增加相应的数据处理方法的程序指令，实现网络分析仪的有效适配。
基于同一发明构思，图6示出了本申请实施例提供的另一种量子芯片测试方法的流程示意图，与前述实施例不同的是，该量子芯片测试方法由图1中所示的量子测控装置300执行。需要说明的是，接下来要描述的量子芯片测试方法中涉及的步骤在上面实施例中已经描述过，具体各个步骤的详尽内容可参照上面的实施例描述，在此不再加以详述。下面仅对量子测控装置300执行的步骤进行简要说明。
步骤S210，接收所述服务器200发送的脉冲信号指令，其中，所述脉冲信号指令由所述服务器200通过转化所述计算机设备100上传到所述服务器200的目标数据库中的预设程序解析文件获得，所述预设程序解析文件基于所述计算机设备100配置的测试流程参数得到。
步骤S220，根据所述脉冲信号指令生成脉冲测试信号，将所述脉冲测试信号加载到待测量子芯片400上进行测试，并获取所述量子芯片执行测试后的测试数据，将所述测试数据实时更新到所述目标数据库中，以使得所述计算机设备100在检测到所述目标数据库中更新的测试数据时，加载所述测试数据并对所述测试数据进行数据处理后，生成测试结果。
基于同一发明构思，请参阅图7，示出了本申请实施例提供的量子芯片测试装置310的功能模块示意图，本实施例可以根据上述服务器100执行的方法实施例对量子芯片测试装置310进行功能模块的划分。例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是，本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。例如，在采用对应各个功能划分各个功能模块的情况下，图7示出的量子芯片测试装置310只是一种装置示意图。
例如，量子芯片测试装置310可以包括接收模块311和加载模块312，下面分别对该量子芯片测试装置310的各个功能模块的功能进行详细阐述。
接收模块311，用于接收所述服务器发送的脉冲信号指令，其中，所述脉冲信号指令由所述服务器通过转化所述计算机设备上传到所述服务器的目标数据库中的预设程序解析文件获得，所述预设程序解析文件基于所述计算机设备配置的测试流程参数得到。
加载模块312，用于根据所述脉冲信号指令生成脉冲测试信号，将所述脉冲测试信号加载到待测量子芯片上进行测试，并获取所述量子芯片执行测试后的测试数据，将所述测试数据实时更新到所述目标数据库中，以使得所述计算机设备在检测到所述目标数据库中更新的测试数据时，加载所述测试数据并对所述测试数据进行数据处理后，生成测试结果。
需要说明的是，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，接收模块311和加载模块312可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上接收模块311和加载模块312的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所描述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
基于同一发明构思，请参阅图8，示出了本申请实施例提供的用于实现图6中所示的量子芯片测试方法的量子测控装置300的组件结构示意图，该量子测控装置300可以包括量子芯片测试装置310、机器可读存储介质320和处理器330。
量子芯片测试装置310可以包括存储在机器可读存储介质320的软件功能模块(例如图7中所示的接收模块311和加载模块312)，当处理器330执行量子芯片测试装置310中的软件功能模块时，以实现前述方法实施例提供的量子芯片测试方法。
本实施例中，机器可读存储介质320与处理器330均位于量子测控装置300中且二者分离设置。然而，应当理解的是，机器可读存储介质320也可以是独立于量子测控装置300之外，且可以由处理器330通过总线接口来访问。可替换地，机器可读存储介质320也可以集成到处理器330中，例如，可以是高速缓存和/或通用寄存器。
处理器330可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合发明所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
由于本申请实施例提供的量子测控装置300是上述量子测控装置300执行的方法实施例的另一种实现形式，且量子测控装置300可用于执行上述方法实施例提供的量子芯片测试方法，因此其所能获得的技术效果可参考上述方法实施例，在此不再赘述。
以上所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制本申请的保护范围，而仅仅是表示本申请的选定实施例。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。此外，基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下可获得的所有其它实施例，都应属于本申请保护的范围。
Claims (10)
1.一种量子芯片测试方法，其特征在于，应用于量子芯片测试系统，所述量子芯片测试系统包括计算机设备、服务器以及量子测控装置，所述量子测控装置与待测量子芯片连接，所述服务器分别与所述量子测控装置和所述计算机设备通信连接，所述方法包括：
所述计算机设备将配置的测试流程参数以预设程序解析文件的形式上传到所述服务器的目标数据库中；
所述服务器将所述预设程序解析文件转化为脉冲信号指令，并将所述脉冲信号指令发送给所述量子测控装置；
所述量子测控装置在接收到所述脉冲信号指令后，根据所述脉冲信号指令生成脉冲测试信号，将所述脉冲测试信号加载到待测量子芯片上进行测试，并获取所述量子芯片执行测试后的测试数据，将所述测试数据实时更新到所述目标数据库中；
所述计算机设备在检测到所述目标数据库中更新的测试数据时，加载所述测试数据并对所述测试数据进行数据处理后，生成测试结果。
2.根据权利要求1所述的量子芯片测试方法，其特征在于，所述计算机设备预先安装有流程测试工具包，在所述计算机设备将配置的测试流程参数以预设程序解析文件的形式上传到所述服务器的目标数据库中的步骤之前，所述方法还包括：
所述计算机设备运行所述流程测试工具包的测试程序，生成待配置的量子芯片测试选项；
响应对所述量子芯片测试选项的配置操作，获得测试配置数据，并根据所述测试配置数据生成对应的测试流程参数。
3.根据权利要求2所述的量子芯片测试方法，其特征在于，所述测试配置数据包括不同测试流程之间的流程控制顺序以及每个测试流程对应的参数配置选项的选项配置信息；
所述响应对所述量子芯片测试选项的配置操作，获得测试配置数据的步骤，包括：
响应对所述量子芯片测试选项的第一配置操作指令，生成至少一个测试流程，并配置每个测试流程之间的流程控制顺序；
响应对每个测试流程的第二配置操作指令，配置每个测试流程对应的参数配置选项，并获得每个测试流程对应的参数配置选项的选项配置信息。
4.根据权利要求3所述的量子芯片测试方法，其特征在于，每个测试流程分别对应于至少一个待测试目标对象；所述待测试目标对象包括下列之一：
量子比特传导性测试、读取装置传导性测试、传输线传导性测试、所述量子芯片中各个量子比特的频率参数测试、弛豫时间参数测试、退相干时间参数测试。
5.根据权利要求1所述的量子芯片测试方法，其特征在于，所述量子测控装置在接收到所述脉冲信号指令后，根据所述脉冲信号指令生成脉冲测试信号，将所述脉冲测试信号加载到待测量子芯片上进行测试，并获取所述量子芯片执行测试后的测试数据，将所述测试数据实时更新到所述目标数据库中的步骤，包括：
所述量子测控装置从所述脉冲信号指令中获得每个测试流程的脉冲配置参数以及所述测试流程的流程控制顺序，所述脉冲配置参数包括以下配置参数中的至少一种：偏置脉冲参数、微波脉冲发射参数、脉冲采集参数以及波形参数；
根据每个测试流程的脉冲配置参数，分别将所述脉冲配置参数对应的脉冲测试信号按照所述测试流程的流程控制顺序，依次加载到待测量子芯片上执行每个测试流程的测试；
获得所述量子芯片基于所述脉冲测试信号执行每个测试流程的测试并返回的测试数据，将所述测试数据实时更新到所述目标数据库中，并根据测试反馈数据执行下一个测试流程的测试，直到所有测试流程均测试结束。
6.根据权利要求5所述的量子芯片测试方法，其特征在于，所述测试流程包括能谱实验测试流程、Rabi实验测试流程、T1实验测试流程以及Ramsey实验测试流程；
所述根据每个测试流程的脉冲配置参数，分别将所述脉冲测试信号按照所述测试流程的流程控制顺序，依次加载到待测量子芯片上执行每个测试流程的测试，以及获得所述量子芯片基于所述脉冲测试信号执行每个测试流程的测试并返回的测试数据，将所述测试数据实时更新到所述目标数据库中，并根据测试反馈数据执行下一个测试流程的测试，直到所有测试流程均测试结束，包括：
根据所述能谱实验测试流程的脉冲配置参数，将所述脉冲测试信号加载到待测量子芯片上执行能谱实验，获得所述量子芯片中各个量子比特的频率参数；
将所述频率参数作为所述Rabi实验测试流程的输入参数，继续根据所述Rabi实验测试流程的脉冲配置参数执行Rabi实验，获得π脉冲波形参数和幅值参数；
将所述π脉冲波形参数和所述幅值参数分别作为所述T1实验测试流程以及所述Ramsey实验测试流程的输入参数，继续根据所述T1实验测试流程以及Ramsey实验测试流程的脉冲配置参数分别执行完成T1实验和Ramsey实验，分别获得弛豫时间参数和退相干时间参数；
将所述频率参数、所述π脉冲波形参数和幅值参数、所述弛豫时间参数、退相干时间参数之一或者组合作为测试数据实时更新到所述目标数据库中。
7.根据权利要求1所述的量子芯片测试方法，其特征在于，所述对所述测试数据进行数据处理后，生成测试结果的步骤，包括：
将所述测试数据中的每个测试采集项目的数值与对应的预设数值范围进行比对，获得每个测试采集项目的比对结果；
根据所述每个测试采集项目的比对结果，判断所述待测量子芯片的性能是否合格。
8.一种量子芯片测试方法，其特征在于，应用于量子测控装置，所述量子测控装置与待测量子芯片和服务器分别通信连接，所述服务器与计算机设备通信连接，所述方法包括：
接收所述服务器发送的脉冲信号指令，其中，所述脉冲信号指令由所述服务器通过转化所述计算机设备上传到所述服务器的目标数据库中的预设程序解析文件获得，所述预设程序解析文件基于所述计算机设备配置的测试流程参数得到；
根据所述脉冲信号指令生成脉冲测试信号，将所述脉冲测试信号加载到待测量子芯片上进行测试，并获取所述量子芯片执行测试后的测试数据，将所述测试数据实时更新到所述目标数据库中，以使得所述计算机设备在检测到所述目标数据库中更新的测试数据时，加载所述测试数据并对所述测试数据进行数据处理后，生成测试结果。
9.一种量子芯片测试装置，其特征在于，应用于量子测控装置，所述量子测控装置与待测量子芯片和服务器分别通信连接，所述服务器与计算机设备通信连接，所述装置包括：
接收模块，用于接收所述服务器发送的脉冲信号指令，其中，所述脉冲信号指令由所述服务器通过转化所述计算机设备上传到所述服务器的目标数据库中的预设程序解析文件获得，所述预设程序解析文件基于所述计算机设备配置的测试流程参数得到；
加载模块，用于根据所述脉冲信号指令生成脉冲测试信号，将所述脉冲测试信号加载到待测量子芯片上进行测试，并获取所述量子芯片执行测试后的测试数据，将所述测试数据实时更新到所述目标数据库中，以使得所述计算机设备在检测到所述目标数据库中更新的测试数据时，加载所述测试数据并对所述测试数据进行数据处理后，生成测试结果。
10.一种量子芯片测试系统，其特征在于，所述量子芯片测试系统包括计算机设备、服务器以及量子测控装置，所述量子测控装置与待测量子芯片连接，所述服务器分别与所述量子测控装置和所述计算机设备通信连接；
所述计算机设备，用于将配置的测试流程参数以预设程序解析文件的形式上传到所述服务器的目标数据库中；
所述服务器，用于将所述预设程序解析文件转化为脉冲信号指令，并将所述脉冲信号指令发送给所述量子测控装置；
所述量子测控装置，用于在接收到所述脉冲信号指令后，根据所述脉冲信号指令生成脉冲测试信号，将所述脉冲测试信号加载到待测量子芯片上进行测试，并获取所述量子芯片执行测试后的测试数据，将所述测试数据实时更新到所述目标数据库中；
所述计算机设备，用于在检测到所述目标数据库中更新的测试数据时，加载所述测试数据并对所述测试数据进行数据处理后，生成测试结果。
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