QUBIT Control für Quantencomputer

In Quantencomputern kann die Anzahl der stabilen Quantenbits (QUBITs) aufgrund der Forschung immer mehr erhöht werden. Dazu werden pro QUBIT mehrere Hochfrequenzkanäle benötigt um die einzelnen QUBITs für die Rechenaufgabe vorzubereiten und nach dem Experiment den resultierenden Zustand der QUBITs auszulesen. Die wachsende Zahl von QUBITs bringt dabei neue technische Herausforderung bei der elektronische Ansteuerung solcher Kanäle mit RF-Frequenzen. Zudem spielt wegen dem Multiplikationsfaktor der Preis pro anzusteuerndes QUBIT immer mehr eine Rolle.

Projektbeschrieb SW Arbeiten HW Arbeiten

Projektbeschrieb

g&o hat für die Firma IBM einen konfigurierbaren Geräteserver mit austauschbaren RF-Einschüben entwickelt. Das System skaliert so mit der Zahl von QUBITs. Die Ansteuerung von QUBITs benötigt jeweils mehrere RF-Ausgänge im GHz Bereich, einen Arbitrary Wave Generater (AWG) sowie schnelle AD-Converter um den Zustand der QUBITs auswerten zu können.

Die Kanäle können von den Forschern mit Hochsprache wie Python via virtuelle Geräte-Interface angesprochen und ausgelesen werden. Dazu wurde ein SCPI-Server im FPGA programmiert, der über das Ethernet mit dem Netzwerk verbunden ist.

SW Arbeiten

Programmierung von Xilinx ZYNQ FPGA:

Programmierung der FPGA HW Treiber für RF-Chips und PLL's in VHDL
Programmierung eines Modules zur dynamischen Konfiguration von virtuellen Devices zu einem Device Server mittels Konfigurationsfile auf SD-Karte, entsprechend der eingesetzten RF-Modulen in C/C++
Programmierung des SCPI-Server auf dem integriereten µC Core des FPGA zum Ansprechen der RF Steuer- und Messfunktionen als virtuelle SCPI Devices in C/C++
Programmierung virtuelles Interface gemäss SCPI Standard und Funktionen zur Konfiguration der PLLs mit C/C++
Portierung FreeRTOS und IP-Stack auf FPGA µC Core

HW Arbeiten

Verschlagwortet Elektronik, Research, Software, Steuerung