[實用新型]桌面型核磁共振量子計算機

有效

• 申請號: 202021195611.3
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN212379549U
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 項金根;鄒宏洋;施巍;俞圣;盛子鍇
• 申請（專利權）人: 深圳量旋科技有限公司
• 主分類號: G01R33/383
• 分類號: G01R33/383;G01R33/44;G01N24/08;G06N10/00;G05D23/24
• 代理公司: 深圳金偉創新專利代理事務所(普通合伙) 44628
• 代理人: 李靚

本實用新型公開一種桌面型核磁共振量子計算機，包括：磁體、溫控模塊、主控板、勻場模塊、探頭和控制線圈，溫控模塊連接在主控板與磁體之間，用于控制磁體的磁場強度，進而控制磁體保持穩定的溫度；探頭和控制線圈連接在所述主控板與樣品之間，用于實現多路信號的收發；勻場模塊置于磁體處，并與主控板連接，用于產生補償磁場，與磁體產生的磁場疊加；主控板，用于產生控制信號并接收探測信號。本實用新型不但縮小了體積，降低了制造成本，不需要更換樣品，還有免維護的優點。

技術領域

本實用新型涉及量子計算技術領域，尤其涉及一種桌面型核磁共振量子計算機。

背景技術

隨著經典計算機的摩爾定律失效，以及現有的半導體工藝越來越接近經典極限尺寸，新的計算機體系的研發需求越來越高。在眾多新的計算機體系架構中，由于量子計算(Quantum Computing，簡稱QC)在很多問題的解決上具有指數級的加速，其被認為是下一代有望顛覆現有計算體系的架構。世界經濟論壇指出“量子計算將給科學、技術、經濟及生活的每一個層面帶來巨大變革”。

目前實現量子計算的物理實驗平臺有很多種，如核磁共振(Nuclear MagnetResonance，簡稱NMR)、超導量子芯片、離子阱、光量子等。其中核磁共振這個平臺是起步最早、發展最為完善、實現量子算法最多的系統。核磁共振量子計算利用在強磁場中的原子核自旋作為量子比特進行量子計算，通過同一個分子中的不同原子核之間的J耦合實現不同量子比特之間的量子糾纏。例如Grover量子搜索算法，量子糾錯碼，量子絕熱算法，以及量子拓撲相觀測等都已經在核磁共振量子計算平臺上被演示。基于核磁共振量子計算平臺的研究，科學家們發展出了很多量子測控技術和算法，現在這些技術和算法已經應用于其它平臺的量子計算領域。

現有的核磁共振量子計算機(Quantum Computer)采用超導線圈產生強磁場(例如：10特斯拉，1特斯拉＝10000高斯，約為地磁場的百萬倍)，超導線圈工作在超低溫環境下，需要日常添加液氦液氮保持低溫環境。這些儀器價格昂貴，體積都比較龐大，需要安裝在幾米高的空間里。在使用它們進行量子計算之前，一般需要花費長期的時間去學習如何操作和控制這些儀器。

實用新型內容

本實用新型的主要目的是提供一種小型化，重量輕，生產成本低的桌面型核磁共振量子計算機，為其它量子計算機平臺的產業化指明方向。

本實用新型解決上述技術問題的技術方案是，提供一種桌面型核磁共振量子計算機，包括：磁體、溫控模塊、主控板、勻場模塊、探頭和控制線圈，其中：

所述溫控模塊連接在所述主控板與磁體之間，用于控制磁體的磁場強度，進而控制磁體保持穩定的溫度；

所述探頭和控制線圈連接在所述主控板與樣品之間，用于實現多路信號的收發；

所述勻場模塊，置于所述磁體處，并與所述主控板連接，用于產生補償磁場，與所述磁體產生的磁場疊加；

所述主控板，用于產生控制信號并接收探測信號。

其中，所述主控板包括FPGA模塊、雙路DAC及雙路ADC，所述FPGA模塊用于產生多路不同頻率的控制射頻信號并通過雙路DAC對外發出，以及通過所述雙路ADC接收不同頻率的探測射頻信號并解調。

其中，所述桌面型核磁共振量子計算機還包括：功率放大器、帶通濾波器、收發轉換器、前置放大器；所述探頭和控制線圈通過所述功率放大器、帶通濾波器、收發轉換器、前置放大器連接所述主控板；其中：

所述探頭和控制線圈通過收發轉換器、帶通濾波器及功率放大器連接所述雙路DAC；以及通過收發轉換器、前置放大器連接所述雙路ADC；

所述功率放大器，用于放大主控板發出的控制信號；

所述帶通濾波器，用于防止不同頻率的控制信號經過探頭后串擾其它通道的功率放大器；