[發明專利]基于微內核架構的量子計算機操作系統及量子計算機

在審

• 申請號: 202210137722.6
• 申請日: 2022-02-15
• 公開（公告）號: CN114492821A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 郭聰;項金根
• 申請（專利權）人: 深圳量旋科技有限公司
• 主分類號: G06N10/40
• 分類號: G06N10/40
• 代理公司: 深圳市世聯合知識產權代理有限公司 44385
• 代理人: 姜妍

1.一種基于微內核架構的量子計算機操作系統，所述量子計算機操作系統用于控制異構量子計算機，所述異構量子計算機包括至少一個量子處理器和至少一個經典處理器，所述量子計算機操作系統包括內核空間和用戶空間，其特征在于，還包括內核對象管理模塊和數據傳遞模塊，所述內核對象管理模塊和所述數據傳遞模塊配置于所述內核空間內，所述內核對象管理模塊管理的內核對象至少包括進程空間和進程間通信門，其中：

所述內核對象管理模塊，用于在接收到數據傳遞請求后，基于所述數據傳遞請求讀取所述進程空間中的進程管理數據，得到遠程物理內存地址或硬件資源的使用權限，根據物理內存地址或資源使用權限創建進程間通信通道；

所述數據傳遞模塊，用于根據所述數據傳遞請求和所述進程間通信通道實現所述至少一個量子處理器和所述至少一個經典處理器的消息傳遞和/或遠程內存訪問。

2.如權利要求1所述的基于微內核架構的量子計算機操作系統，其特征在于，數據傳遞模塊還包括數據端點，其中，所述數據端點包括發送端點、接收端點和內存端點。

3.如權利要求2所述的基于微內核架構的量子計算機操作系統，其特征在于，所述內核對象管理模塊通過以下方式創建進程間通信通道：

在進行消息傳遞時，配置所述發送端點與所述接收端點，當所述消息傳遞涉及硬件資源的使用時，根據所述硬件資源的使用權限決定是否在所述發送端點與所述接收端點之間創建進程間通信通道；

在進行遠程內存訪問時，獲取所述發送端點或所述接收端點對遠程物理內存地址的讀寫權限，并根據所述讀寫權限，在所述發送端點或所述接收端點與所述內存端點之間創建進程間通信通道。

4.如權利要求1所述的基于微內核架構的量子計算機操作系統，其特征在于，還包括量子驅動模塊，所述量子驅動模塊配置于所述用戶空間內，其中：

所述量子驅動模塊，用于實現所述至少一個量子處理器的量子比特標定，并驅動量子比特標定后的所述至少一個量子處理器完成量子計算操作。

5.如權利要求4所述的基于微內核架構的量子計算機操作系統，其特征在于，所述量子驅動模塊包括上層組件、中間層組件和底層組件，其中，所述底層組件包括：

參數模型單元，用于表征所述至少一個量子處理器中的參數之間的邏輯關系；

波形計算單元，用于根據所述參數計算輸入脈沖波形；

接口驅動單元，用于驅動測控硬件以發射所述輸入脈沖波形對應的脈沖信號到所述至少一個量子處理器的量子比特，并讀取所述量子比特中的信號變化結果；

數值處理單元，用于對所述信號變化結果進行處理，輸出量子比特標定結果；

所述上層組件包括自動標定算法單元，所述自動標定算法單元內封裝有自動標定算法，所述自動標定算法單元用于通過預設的測量實驗獲取量子比特及量子門的屬性數據，以實現所述至少一個量子處理器的量子比特標定；

所述中間層組件包括接口管理單元，所述接口管理單元用于調用所述參數模型單元、所述波形計算單元、所述接口驅動單元和所述數值處理單元以完成所述測量實驗。

6.如權利要求1所述的基于微內核架構的量子計算機操作系統，其特征在于，所述內核對象管理模塊還用于進程空間管理，其中，所述進程空間管理至少包括配置內存頁表和資源使用權限表。

7.如權利要求6所述的基于微內核架構的量子計算機操作系統，其特征在于，所述內核對象管理模塊管理的內核對象還包括線程；

所述內核對象管理模塊還用于線程管理，以使同一個進程空間里的多個所述線程共享進程的內存地址空間和資源使用權限。

8.如權利要求1所述的基于微內核架構的量子計算機操作系統，其特征在于，所述內核對象管理模塊管理的內核對象還包括硬件中斷；

所述內核對象管理模塊還用于硬件中斷管理，通過接收中斷請求，從預先配置的中斷處理程序中查找與所述中斷請求相匹配的目標處理程序，并運行所述目標處理程序。