Quantum circuits utilizing real time feedback techniques (such as active reset and mid-circuit measurement) are a powerful tool for NISQ-era quantum computing. Such techniques are crucial for implementing error correction protocols, and can reduce the resource requirements of certain quantum algorithms. Realizing these capabilities requires flexible, low-latency classical control. We have developed a custom FPGA-based processor architecture for QubiC, an open source platform for superconducting qubit control. Our architecture is distributed in nature, and consists of a bank of lightweight cores, each configured to control a small (1-3) number of signal generator channels. Each core is capable of executing parameterized control and readout pulses, as well as performing arbitrary control flow based on mid-circuit measurement results. We have also developed a modular compiler stack and domain-specific intermediate representation for programming the processor. Our representation allows users to specify circuits using both gate and pulse-level abstractions, and includes high-level control flow constructs (e.g. if-else blocks and loops). The compiler stack is designed to integrate with quantum software tools and programming languages, such as TrueQ, pyGSTi, and OpenQASM3. In this work, we will detail the design of both the processor and compiler stack, and demonstrate its capabilities with a quantum state teleportation experiment using transmon qubits at the LBNL Advanced Quantum Testbed.


翻译:利用实时反馈技术(如主动复位和中路测量)的量子电路是NISQ时代量子计算的强大工具。此类技术对于实现纠错协议至关重要,并能降低某些量子算法的资源需求。实现这些能力需要灵活且低延迟的经典控制。我们为QubiC(一个开源超导量子比特控制平台)开发了定制FPGA处理器架构。该架构具有分布式特性,由一组轻量级核心组成,每个核心被配置为控制少量(1-3个)信号发生器通道。每个核心能够执行参数化控制和读出脉冲,并基于中路测量结果执行任意控制流。我们还开发了模块化编译器栈和领域特定中间表示来对处理器进行编程。该表示允许用户通过门级和脉冲级抽象指定电路,并包含高级控制流结构(例如if-else块和循环)。编译器栈设计为与量子软件工具和编程语言(如TrueQ、pyGSTi和OpenQASM3)集成。本文将详细阐述处理器和编译器栈的设计,并通过使用LBNL高级量子测试平台上的transmon量子比特进行的量子态隐形传态实验演示其能力。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
17+阅读 · 2018年4月2日
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
专知会员服务
0+阅读 · 29分钟前
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
7+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
俄乌战场地面机器人如何改写战争规则
专知会员服务
9+阅读 · 6月14日
《无人水面艇文献综述与结构设计》135页
专知会员服务
16+阅读 · 6月13日
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员