CN115728566B - 一种信号发生装置、测控系统以及量子计算机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种信号发生装置，所述信号发生装置用于输出量子比特读取信号至量子芯片上的一量子比特读取总线；所述信号发生装置包括：多个波形输出模块，每个所述波形输出模块用于输出与一量子比特对应的测量波形或空波形；波形处理模块，连接多个所述波形输出模块，用于接收并处理所述波形输出模块输出的所述测量波形或所述空波形以获得一合成波形、以及输出所述合成波形；数模转化模块，连接所述波形处理模块，用于接收并处理所述合成波形以获得对应的量子比特读取信号、以及输出所述量子比特读取信号。本申请能实现一根量子比特读取总线连接的多个量子比特的分别测量和按需测量，有利于提高量子芯片上量子比特的利用率。

Description

一种信号发生装置、测控系统以及量子计算机

技术领域

本申请属于量子测控领域，特别是一种信号发生装置、测控系统以及量子计算机。

背景技术

量子芯片是量子计算的计算执行单元，由量子比特组成，为保证量子比特的运行和获取运行结果的数据，需要给量子比特提供运行控制信号和运行结果测量信号，对应的，在量子芯片上需要设置量子比特的运行控制信号线，例如XY线、Z线；以及用于读取量子比特的量子态信息的量子比特读取信号线。为保证量子芯片的集成和运行，较合理和常用的量子芯片结构为：量子芯片上设置多个量子比特；每个量子比特均配置运行控制信号线，根据量子比特的空间布局给量子比特配置量子比特读取信号线，通常一根量子比特读取信号线负责多个量子比特的量子态信息读取，例如5个以上量子比特。同时，为实现量子计算的进行，需要通过设置在量子芯片外部的控制信号发生装置给运行控制信号线提供运行控制信号，并通过读取信号发生装置给量子比特读取信号线的一端提供读取信号(又叫测量信号)，并收集量子比特读取信号线的另一端反馈的携带量子态信息的读取反馈信号。

现有装置中，通常连接一根量子比特读取信号线的一个读取信号发生装置内置有用于实现多个量子比特的读取测量的总测量波形，然后通过触发播放总测量波形实现该根量子比特读取信号线连接的量子比的读取测量。虽然该结构的读取信号发生装置结构简单、设置简单、控制简单，但是该结构的读取信号发生装置不利于一根量子比特读取信号线连接的不同量子比特的分别测量或按需测量。

发明内容

本申请的目的是提供一种信号发生装置、测控系统以及量子计算机，以解决现有技术中的量子芯片上一根量子比特读取总线连接的多个量子比特无法实现分别测量和按需测量的缺点，它能够实现分别测量和按需测量，有利于提高量子芯片上量子比特的利用率。

本申请采用的技术方案如下：

本申请的一方面提供一种信号发生装置，所述信号发生装置用于输出量子比特读取信号至量子芯片上的一量子比特读取总线，其中，所述量子比特读取信号用于读取与所述量子比特读取总线连接的多个量子比特的量子态信息；所述信号发生装置包括：多个波形输出模块，每个所述波形输出模块用于输出与一量子比特对应的测量波形或空波形；波形处理模块，连接多个所述波形输出模块，用于接收并处理所述波形输出模块输出的所述测量波形或所述空波形以获得一合成波形、以及输出所述合成波形；数模转化模块，连接所述波形处理模块，用于接收并处理所述合成波形以获得对应的量子比特读取信号、以及输出所述量子比特读取信号。

如上所述的信号发生装置，进一步的，所述波形输出模块包括：波形内存单元，用于存储一所述测量波形或所述空波形；内存读取单元，连接所述波形内存单元，用于响应控制信号读取所述波形内存单元内的所述测量波形或所述空波形并输出至所述波形处理模块；输出控制单元，连接所述内存读取单元，用于根据预设时序输出所述控制信号。

如上所述的信号发生装置，进一步的，所述输出控制单元还用于接收对应量子比特的触发信号，并根据所述触发信号和所述预设时序输出所述控制信号。

如上所述的信号发生装置，进一步的，所述控制信号包括启动信号和终止信号，所述输出控制单元包括：阵列参数器，用于响应所述触发信号并输出与所述预设时序对应的第一时间参数和第二时间参数；计时器，连接所述阵列参数器，用于响应所述触发信号开始计时至所述第一时间参数和所述第二时间参数，并响应所述第一时间参数发送所述启动信号至所述内存读取单元、以及响应所述第二时间参数发送所述终止信号至所述内存读取单元。

如上所述的信号发生装置，进一步的，所述波形处理模块为加法器单元。

如上所述的信号发生装置，进一步的，所述信号发生装置还包括：数据缓冲模块，所述数据缓冲模块的输入端连接所述波形处理模块的输出端，所述数据缓冲模块的输出端连接所述数模转化模块。

如上所述的信号发生装置，进一步的，多个所述波形输出模块、所述波形处理模块和所述数模转化模块位于同一板卡上。

如上所述的信号发生装置，进一步的，所述信号发生装置还包括：时钟模块，设置于所述板卡上，用于为多个所述波形输出模块提供时钟参数。

本申请再一方面提供一种量子比特读取信号的生成方法，所述方法包括：基于接收到的对应量子比特的触发信号生成若干个测量波形和/或空波形；接收并处理各所述测量波形和/或空波形并获得一合成波形；接收并处理所述合成波形以获得对应的待输出至量子芯片的量子比特读取信号。

本申请再一方面提供一种量子测控系统，包括上述的信号发生装置或使用上述的量子比特读取信号的生成方法生成量子比特读取信号并输出至量子芯片。

本申请再一方面提供一种量子计算机，包括上述的量子测控系统以及量子芯片，所述量子芯片上设置有多根量子比特读取总线，每根所述量子比特读取总线上均连接多个量子比特。

与现有技术相比，本申请通过设置与量子比特读取总线连接的多个量子比特一一对应的多个波形输出模块输出与待执行量子计算任务的量子比特对应的测量波形以及其他空闲量子比特的空波形；并通过波形处理模块将多个测量波形和/或空波形处理为一个合成波形，进而通过数模转换模块将该合成波形处理为具体的量子比特读取信号，用于对执行完量子计算任务的量子比特的量子态信息进行读取。由于波形输出模块与量子比特读取总线连接的多个量子比特一一对应，通过设置多个波形输出模块分别输出对应的测量波形，可以实现一根量子比特读取总线上连接的多个量子比特的分别测量或按需测量，保证量子比特读取总线上连接的所有量子比特均可以用于相同或者不同的量子计算任务，提高量子芯片上量子比特的利用率。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种量子芯片的电路结构图；

图2是本申请实施例提供的一种信号发生装置的结构组成图；

图3是本申请实施例提供的一种波形输出模块的结构组成图；

图4是本申请实施例提供的一种包括数据缓冲模块的信号发生装置的结构组成图；

图5是本申请实施例提供的一种量子比特读取信号的生成方法的流程图。

附图标记说明：1-量子芯片，11-量子比特读取总线，12-量子比特，13-谐振腔，111-测量端，2-信号发生装置，21-波形输出模块，22-波形处理模块，23-数模转换模块，24-数据缓冲模块，211-波形内存单元，212-内存读取单元，213-输出控制单元。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，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，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

如图1所示的量子芯片1结构，包括多个一一对应的且相互耦合的量子比特12和谐振腔13，各所述谐振腔13的远离对应量子比特12的一端连接量子比特读取总线11，量子比特读取总线11具有测量端111，用于接收量子比特读取信号，测量该量子比特读取总线11连接的多个量子比特12的量子态信息。由于多个量子比特12连接同一根量子比特读取总线11，因此在量子比特读取总线11的测量端111施加量子比特读取信号时，即可以读取该量子比特读取总线11上连接的所有量子比特12的量子态信息。

在目前的量子芯片1的读取系统中，当一根量子比特读取总线11上的量子比特12需要执行的量子计算任务确定后，需要施加在该量子比特读取总线11上的量子比特读取信号的参数即确定了，将这些参数发送至读取信号发生装置2，由读取信号发生装置2输出测量信号至该量子比特读取总线11即可。在这个过程中，读取信号发生装置2仅用于输出与设定参数对应的信号波形。

可以想象的是，针对不同的量子计算任务不是同时下发到量子芯片上同一根一根量子比特读取总线上的多个量子比特，对于此根量子比特读取总线而言，当前执行的量子计算任务对应的测量波形是已知的，而其他的后续新增的量子计算任务对应的测量波形是不可预测的，不能通过预设的参数得到新增的待执行的量子计算任务对应的测量波形。因此现有的读取信号发生装置是无法满足测量需求的。

当一根量子比特读取总线11上的多个量子比特12执行不同的量子计算任务，多个量子比特12的测量时间和测量波形会随着量子计算任务的更新而变化时，现有的读取信号发生装置2是无法满足测量需求的。

如图2所示，本申请实施例提供的一种信号发生装置2，所述信号发生装置2包括：

多个波形输出模块21，每个所述波形输出模块21用于输出与一量子比特12对应的测量波形或空波形；波形处理模块22，连接多个所述波形输出模块21，用于接收并处理所述波形输出模块21输出的所述波形或所述空波形以获得一合成波形、以及输出所述合成波形；数模转化模块，连接所述波形处理模块22，用于接收并处理所述合成波形以获得对应的量子比特读取信号、以及输出所述量子比特读取信号。

具体的，每一个波形输出模块21均可以输出一个测量波形，该测量波形用于对一个量子比特12进行测量，当不需要对该量子比特12进行测量时，波形输出模块21可以输出一个空波形；因此，波形输出模块21的数量等于量子比特读取总线11连接的量子比特12的数量，且波形输出模块21与量子比特12是一一对应的。

当量子比特读取总线11连接的量子比特12中若干个量子比特12需要执行量子计算任务时，这些量子比特12上在执行完量子计算任务后，需要施加测量信号对这些量子比特12的量子态信息进行测量。即与待执行任务的量子比特12对应的波形输出模块21会输出具体的测量波形至量子比特12上，对应的，另外不需要执行量子计算任务的空闲量子比特12需要对应的波形输出模块21输出空波形。

由于执行量子计算任务的量子比特12数量有多个，因此需要施加的测量波形也会有多个；通过设置波形处理模块22，将与待执行任务的量子比特12对应的波形输出模块21输出的多个测量波形和空闲量子比特12需要对应的波形输出模块21输出的空波形进行合成，形成一个合成的波形，并将合成波形施加到量子比特读取总线11，用于读取执行量子计算任务的量子比特12的量子态信息信号发生装置2量子芯片1。

当通过波形处理模块22将多个测量波形和/或空波形处理为一个合成波形之后，即可以通过数模转换模块23将该合成波形处理为具体的模拟信号，即量子比特读取信号，并传输至量子比特读取总线11，用于读取已执行量子计算任务的量子比特12的量子态信息，完成对量子比特施加测量操作。

本申请通过设置与量子比特读取总线11连接的多个量子比特12一一对应的多个波形输出模块21输出与待执行量子计算任务的量子比特12对应的测量波形以及其他空闲量子比特12的空波形；并通过波形处理模块22将多个测量波形和/或空波形处理为一个合成波形，进而通过数模转换模块23将该合成波形处理为具体的量子比特读取信号，用于对执行完量子计算任务的量子比特12的量子态信息进行读取。

由于波形输出模块21与量子比特读取总线11连接的多个量子比特12一一对应，通过设置多个波形输出模块21分别输出对应的测量波形，并通过波形处理模块22处理为一个合成波形，进而通过数模转换模块23将合成波形转换为量子比特读取信号输出至量子芯片1上的一根量子比特读取总线11，实现量子比特读取总线11上连接的多个量子比特12的分别测量或按需测量，保证量子比特读取总线11上连接的所有量子比特12均可以用于相同或者不同的量子计算任务，提高量子芯片上量子比特的利用率。

如图3所示，作为本申请实施例的一种实施方式，本申请实施例的所述波形输出模块21包括：波形内存单元211，用于存储一所述测量波形和所述空波形；内存读取单元212，连接所述波形内存单元211，用于响应控制信号读取所述波形内存单元211内的所述测量波形或所述空波形并输出所述波形处理模块22；输出控制单元213，连接所述内存读取单元212，用于根据预设时序输出所述控制信号。

具体的，波形输出模块21是用于输出待执行量子计算任务的量子比特12需要的测量波形或者空波形，而量子计算任务执行过程中，测量波形的施加时间、持续时间等参数是根据整个量子计算任务执行流程预设好的，即波形输出模块21的输出的波形是具有预设时序的。本申请通过在波形输出模块21内设置输出控制单元213，用于接收需要执行的量子计算任务的波形输出的预设时序，并根据预设时序输出控制信号，其中，控制信号用于控制输出测量波形。

波形输出模块21内还设置波形内存单元211，用于存储一测量波形和空波形；此测量波形或空波形对应量子比特读取总线11连接的其中一个量子比特12。例如1根量子比特读取总线11连接5个量子比特12，那么对应的有5个波形输出模块21，这5个波形输出模块21中各设置有一个波形内存单元211，分别存储这5个量子比特12的测量波形或所述空波形。

此外，波形输出模块21内具备了存储波形的波形内存单元211和用于基于预设时序发送控制信号的输出控制单元213后，再设置内存读取单元212，用于响应控制信号从波形内存单元211中读取测量波形或空波形并输出至波形处理模块22。通过执行量子计算任务确定与量子比特12对应的波形输出模块21输出相应的测量波形或空波形，并从内存读取单元212中读取预设的测量波形或空波形输出至波形处理模块22，避免了测量波形或空波形的生成环节，提高信号发生装置2的工作效率。

需要补充的是，所述输出控制单元213还用于接收对应量子比特12的触发信号，并根据所述触发信号和所述预设时序输出所述控制信号。如前文所述，对于一根量子比特读取总线上的多个比特而言，当不需要对量子比特进行测量时，与量子比特对应的波形输出模块会持续输出空波形；当需要对其中若干量子比特进行测量操作时，通过发送触发信号至与这些量子比特对应的波形输出模块内的输出控制单元，控制内存读取单元从波形内存单元读取测量波形并输出至波形处理模块，可以想象的是，未接收到触发信号的波形输出模块依然输出空波形。本申请通过触发信号不仅可以保证输出测量波形的波形输出模块之间的触发同步性，进而保证对执行完量子计算任务的多个量子比特的测量同步；还可以实现开关的作用，即通过触发信号开启与待执行测量操作的量子比特对应的波形输出模块的测量波形输出功能。

示例的，作为本申请实施例的一种实施方式，所述控制信号包括启动信号和终止信号，所述输出控制单元213包括：阵列参数器，用于响应所述触发信号并输出与所述预设时序对应的第一时间参数和第二时间参数；计时器，连接所述阵列参数器，用于响应所述触发信号开始计时至所述第一时间参数和所述第二时间参数，并响应所述第一时间参数发送所述启动信号至所述内存读取单元212、以及响应所述第二时间参数发送所述终止信号至所述内存读取单元212；其中，所述启动信号和所述终止信号用于控制所述内存读取单元212输出所述第一时间参数和所述第二时间参数之间的测量波形。

具体的，输出控制单元213内部由一个先入先出队列的阵列参数器和一个计时器构成。当阵列参数器接收到触发信号时，输出与预设时序对应的第一时间参数To_O1和第二时间参数To_O2，计时器模块开始计时。当计时器时刻与To_O1相同时，向内存读取单元212发送启动信号；当计时器时刻与To_O2相同时，向内存读取单元212发送终止信号。此时，阵列参数器更新时间参数为To₁₁和To₁₂，计时器重新计时，用于基于下一个触发信号和预设时序输出下一组的第一时间参数To₁₁和第二时间参数To₁₂。

示例的，作为本申请实施例的一种实施方式，所述波形处理模块22为加法器单元。具体的，波形处理模块22是用于将多个测量波形和/或空波形处理为一个合成波形的模块装置，而测量波形为具有确定幅度和形状的波形，例如方波、正弦波、余弦波等。在数字信号处理领域，可以采用加法器对波形进行合成。具体的，加法器的输入端连接多个波形输出模块21，用于接收多个波形输出模块21输出的测量波形和/或空波形，通过对多个波形进行处理输出一个合成波形。因此加法器的输入端的数量，等于波形输出模块21的数量。加法器单元结构简单、处理速度快，有利于提高信号发生装置2的工作效率。

如图4所示，作为本申请实施例的一种实施方式，所述信号发生装置2还包括：数据缓冲模块24，所述数据缓冲模块24的输入端连接所述波形处理模块22的输出端，所述数据缓冲模块24的输出端连接所述数模转化模块。通过设置数据缓冲模块24暂时存储合成波形，并用于输出端连接的数模转化模块读取该合成波形，提高信号发生装置2的工作效率。

作为本申请实施例的一种实施方式，多个所述波形输出模块21、所述波形处理模块22和所述数模转化模块位于同一板卡上。本申请的信号发生装置2用于量子测控系统，量子测控系统是对量子芯片1进行测试的设备，本申请的信号发生装置2用于为量子芯片1上一根量子比特读取总线11连接的多个量子比特12提供量子比特读取信号，而量子芯片1上通常集成有多根量子比特读取总线11，用于连接更多位的量子比特12。因此在量子测控系统中也需要多个本申请的信号发生装置2，本申请的信号发生装置2包括的各个模块集成在同一个板卡上；并通过增加板卡的方式实现信号发生装置2的集成，提高整个量子测控系统的集成度，适用于更多位的量子芯片1的测试。

作为本申请实施例的一种实施方式，所述信号发生装置2还包括时钟模块，设置于所述板卡上，用于为多个所述波形输出模块21提供时钟参数。如前文所述，多个所述波形输出模块21接收与量子比特12对应的触发信号以及预设时序并输出测量波形或者空波形。通过在板卡上设置时钟模块，用于保证多个所述波形输出模块21之间的时钟参数是同步的，进而保证多个所述波形输出模块21的预设时序是同步的，提高信号发生装置2输出的量子比特读取信号的保真度。

如图5所示，基于同一申请构思，本申请实施例还提供一种量子比特读取信号的生成方法，包括以下步骤：

步骤S100：基于接收到的对应量子比特12的触发信号生成若干个测量波形和/或空波形；

步骤S200：接收并处理各所述测量波形和/或空波形并获得一合成波形；

步骤S300：接收并处理所述合成波形以获得对应的待输出至量子芯片1的量子比特读取信号。

具体的，量子芯片1上设置有多根量子比特读取总线11，每一根量子比特读取总线11均连接有多个量子比特12，当需要对一根量子比特读取总线11上的量子比特12进行测量时，在量子比特读取总线11上施加量子比特读取信号即可。而施加的量子比特读取信号是用于对多个量子比特12进行读取的，由于每个量子比特12的工作频率、测量时间不同，因此需要施加在每个量子比特12上的测量波形也是不完全相同的，进而量子比特读取信号是需要包括此根量子比特读取总线11上所有的量子比特12的测量波形的。

本申请在具体实施时，在接收到对应的量子比特12的触发信号后，确定需要执行量子计算任务的量子比特12，进而确定与待执行任务的量子比特12对应的测量波形，以及相同量子比特读取总线11上其他不需要执行量子计算任务的空闲量子比特12需要的空波形。当确定待生成的若干个测量波形和/或空波形之后，即可通过相应的波形输出模块输出对应的波形；进而通过波形处理模块22将生成的多个测量波形和/或空波形处理为一个合成波形传输到数模转换模块23，通过数模转换模块23将合成波形转换为具体的模拟信号，即量子比特读取信号，并输出至量子芯片1上的量子比特读取总线11，实现量子比特读取总线11上连接的多个量子比特12的分别测量或按需测量，保证量子比特读取总线11上连接的所有量子比特12均可以用于相同或者不同的量子计算任务，提高量子芯片上量子比特的利用率。

基于同一申请构思，本申请实施例还提供一种量子测控系统，包括上述的信号发生装置2。

基于同一申请构思，本申请实施例还提供一种量子计算机，包括上述的信号发生装置2或上述的量子测控系统。

与现有技术相比，本申请通过设置与量子比特读取总线11连接的多个量子比特12一一对应的多个波形输出模块21输出与待执行量子计算任务的量子比特12对应的测量波形以及其他空闲量子比特12的空波形；并通过波形处理模块22将多个测量波形和/或空波形处理为一个合成波形，进而通过数模转换模块23将该合成波形处理为具体的量子比特读取信号，用于对执行完量子计算任务的量子比特12的量子态信息进行读取。由于波形输出模块21与量子比特读取总线11连接的多个量子比特12一一对应，通过设置多个波形输出模块21分别输出对应的测量波形，可以实现一根量子比特读取总线11上连接的多个量子比特12的分别测量或按需测量，保证量子比特读取总线11上连接的所有量子比特12均可以用于相同或者不同的量子计算任务，提高量子芯片上量子比特的利用率。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机，计算机的具体形式可以是个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件收发设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任意几种设备的组合。

在一个典型的配置中，计算机包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带、磁盘存储、量子存储器、基于石墨烯的存储介质或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

在本说明书一个或多个实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本说明书一个或多个实施例。在本说明书一个或多个实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。应当理解，尽管在本说明书一个或多个实施例可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本说明书一个或多个实施例范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。以上所述仅为本说明书一个或多个实施例的较佳实施例而已，并不用以限制本说明书一个或多个实施例，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书一个或多个实施例保护的范围之内。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本申请的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本申请的较佳实施例，但本申请不以图面所示限定实施范围，凡是依照本申请的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本申请的保护范围内。

Claims (11)

1.一种信号发生装置，其特征在于，所述信号发生装置用于输出量子比特读取信号至量子芯片上的一量子比特读取总线，其中，所述量子比特读取信号用于读取与所述量子比特读取总线连接的多个量子比特的量子态信息；所述信号发生装置包括：

多个波形输出模块，每个所述波形输出模块用于输出与一量子比特对应的测量波形或空波形；

波形处理模块，连接每个所述波形输出模块，用于接收并处理所述波形输出模块输出的所述测量波形或所述空波形以获得一合成波形、以及输出所述合成波形；

数模转化模块，连接所述波形处理模块，用于接收并处理所述合成波形以获得对应的量子比特读取信号、以及输出所述量子比特读取信号。

2.根据权利要求1所述的信号发生装置，其特征在于，所述波形输出模块包括：

波形内存单元，用于存储一所述测量波形或所述空波形；

内存读取单元，连接所述波形内存单元，用于响应控制信号读取所述波形内存单元内的所述测量波形或所述空波形并输出至所述波形处理模块；

输出控制单元，连接所述内存读取单元，用于根据预设时序输出所述控制信号。

3.根据权利要求2所述的信号发生装置，其特征在于，所述输出控制单元还用于接收对应量子比特的触发信号，并根据所述触发信号和所述预设时序输出所述控制信号。

4.根据权利要求3所述的信号发生装置，其特征在于，所述控制信号包括启动信号和终止信号，所述输出控制单元包括：

阵列参数器，用于响应所述触发信号并输出与所述预设时序对应的第一时间参数和第二时间参数；

计时器，连接所述阵列参数器，用于响应所述触发信号开始计时至所述第一时间参数和所述第二时间参数，并响应所述第一时间参数发送所述启动信号至所述内存读取单元、以及响应所述第二时间参数发送所述终止信号至所述内存读取单元。

5.根据权利要求1所述的信号发生装置，其特征在于，所述波形处理模块为加法器单元。

6.根据权利要求1所述的信号发生装置，其特征在于，所述信号发生装置还包括：

数据缓冲模块，所述数据缓冲模块的输入端连接所述波形处理模块的输出端，所述数据缓冲模块的输出端连接所述数模转化模块。

7.根据权利要求1所述的信号发生装置，其特征在于，多个所述波形输出模块、所述波形处理模块和所述数模转化模块位于同一板卡上。

8.根据权利要求7所述的信号发生装置，其特征在于，所述信号发生装置还包括：

时钟模块，设置于所述板卡上，用于为多个所述波形输出模块提供时钟参数。

9.一种量子比特读取信号的生成方法，其特征在于，所述量子比特读取信号用于读取与一量子比特读取总线连接的多个量子比特的量子态信息，所述方法包括：

基于接收到的对应量子比特的触发信号生成与每个量子比特对应的测量波形或空波形；

接收并处理各波形并获得一合成波形；

接收并处理所述合成波形以获得对应的待输出至量子芯片的量子比特读取信号。

10.一种量子测控系统，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的信号发生装置或使用权利要求9所述的量子比特读取信号的生成方法生成量子比特读取信号并输出至量子芯片。

11.一种量子计算机，其特征在于，包括权利要求10的量子测控系统以及量子芯片，所述量子芯片上设置有多根量子比特读取总线，每根所述量子比特读取总线上均连接多个量子比特。