量子计算机利用特定的量子特性，可以比普通计算机更快地解决某些计算问题。此类机器的基本构建块称为量子位或量子位。量子位可以使用多种物理平台来实现，例如核自旋、俘获离子、冷原子、光子以及使用超导约瑟夫森电路。一些这样的量子位在微波频域中运行，并且需要专门的室温微波电子器件来控制和读出量子位的量子态。
然而，将经典电子学与这些量子位连接起来存在挑战。量子位需要高频 (GHz) 电磁信号来控制和读出几十纳秒的脉冲。用于生成和捕获此类信号的传统设置通常成本高昂且复杂，需要使用许多组件。这可以通过开发基于 FPGA 的特定系统来解决，该系统将所有传统设备的功能集成到一块板上。然而，随着这种发展，需要牢记三个主要挑战：高保真微波信号的生成和捕获、可扩展性、用户友好的界面。
在一项新研究中，IISc 物理与电子系统工程系的研究人员使用 Xilinx RFSoC FPGA 板开发可扩展量子控制和读出系统 (SQ-CARS)，解决了这些挑战。该团队通过使用超导传输量子位进行不同的实验来测试他们的 SQ-CARS 系统，并将其与传统设置进行基准测试。
IISc 物理系副教授 Vibhor Singh 表示：“SQ-CARS 是一个非常通用的电子平台，在测量微波领域的多量子位设备时，它在速度、规模、复杂性和成本方面进行了广泛的调整。” ，以及作者之一。“据我所知，这是印度首次在此类深度技术方面做出努力。”
借助 SQ-CARS，研究人员开发了一个可扩展且用户友好的平台，让物理学家能够以较低的成本(成本降低 10 倍以上)和尺寸的大幅减小来开展先进的量子实验。
“实际量子计算机开发的核心挑战是将大量量子位与控制和读出电子设备集成。这项工作为可扩展的本土量子处理器奠定了基础。”作者之一、IISc 电子系统工程系副教授 Chetan Singh Thakur 说道。
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