[發(fā)明專(zhuān)利]基于微內(nèi)核架構(gòu)的量子計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)及量子計(jì)算機(jī)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210137722.6
• 申請(qǐng)日: 2022-02-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114492821A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭聰;項(xiàng)金根
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 深圳量旋科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06N10/40
• 分類(lèi)號(hào): G06N10/40
• 代理公司: 深圳市世聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44385
• 代理人: 姜妍

1.一種基于微內(nèi)核架構(gòu)的量子計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，所述量子計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)用于控制異構(gòu)量子計(jì)算機(jī)，所述異構(gòu)量子計(jì)算機(jī)包括至少一個(gè)量子處理器和至少一個(gè)經(jīng)典處理器，所述量子計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)包括內(nèi)核空間和用戶(hù)空間，其特征在于，還包括內(nèi)核對(duì)象管理模塊和數(shù)據(jù)傳遞模塊，所述內(nèi)核對(duì)象管理模塊和所述數(shù)據(jù)傳遞模塊配置于所述內(nèi)核空間內(nèi)，所述內(nèi)核對(duì)象管理模塊管理的內(nèi)核對(duì)象至少包括進(jìn)程空間和進(jìn)程間通信門(mén)，其中：

所述內(nèi)核對(duì)象管理模塊，用于在接收到數(shù)據(jù)傳遞請(qǐng)求后，基于所述數(shù)據(jù)傳遞請(qǐng)求讀取所述進(jìn)程空間中的進(jìn)程管理數(shù)據(jù)，得到遠(yuǎn)程物理內(nèi)存地址或硬件資源的使用權(quán)限，根據(jù)物理內(nèi)存地址或資源使用權(quán)限創(chuàng)建進(jìn)程間通信通道；

所述數(shù)據(jù)傳遞模塊，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)傳遞請(qǐng)求和所述進(jìn)程間通信通道實(shí)現(xiàn)所述至少一個(gè)量子處理器和所述至少一個(gè)經(jīng)典處理器的消息傳遞和/或遠(yuǎn)程內(nèi)存訪問(wèn)。

2.如權(quán)利要求1所述的基于微內(nèi)核架構(gòu)的量子計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，其特征在于，數(shù)據(jù)傳遞模塊還包括數(shù)據(jù)端點(diǎn)，其中，所述數(shù)據(jù)端點(diǎn)包括發(fā)送端點(diǎn)、接收端點(diǎn)和內(nèi)存端點(diǎn)。

3.如權(quán)利要求2所述的基于微內(nèi)核架構(gòu)的量子計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)核對(duì)象管理模塊通過(guò)以下方式創(chuàng)建進(jìn)程間通信通道：

在進(jìn)行消息傳遞時(shí)，配置所述發(fā)送端點(diǎn)與所述接收端點(diǎn)，當(dāng)所述消息傳遞涉及硬件資源的使用時(shí)，根據(jù)所述硬件資源的使用權(quán)限決定是否在所述發(fā)送端點(diǎn)與所述接收端點(diǎn)之間創(chuàng)建進(jìn)程間通信通道；

在進(jìn)行遠(yuǎn)程內(nèi)存訪問(wèn)時(shí)，獲取所述發(fā)送端點(diǎn)或所述接收端點(diǎn)對(duì)遠(yuǎn)程物理內(nèi)存地址的讀寫(xiě)權(quán)限，并根據(jù)所述讀寫(xiě)權(quán)限，在所述發(fā)送端點(diǎn)或所述接收端點(diǎn)與所述內(nèi)存端點(diǎn)之間創(chuàng)建進(jìn)程間通信通道。

4.如權(quán)利要求1所述的基于微內(nèi)核架構(gòu)的量子計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，其特征在于，還包括量子驅(qū)動(dòng)模塊，所述量子驅(qū)動(dòng)模塊配置于所述用戶(hù)空間內(nèi)，其中：

所述量子驅(qū)動(dòng)模塊，用于實(shí)現(xiàn)所述至少一個(gè)量子處理器的量子比特標(biāo)定，并驅(qū)動(dòng)量子比特標(biāo)定后的所述至少一個(gè)量子處理器完成量子計(jì)算操作。

5.如權(quán)利要求4所述的基于微內(nèi)核架構(gòu)的量子計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，其特征在于，所述量子驅(qū)動(dòng)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(shù)模型單元，用于表征所述至少一個(gè)量子處理器中的參數(shù)之間的邏輯關(guān)系；

波形計(jì)算單元，用于根據(jù)所述參數(shù)計(jì)算輸入脈沖波形；

接口驅(qū)動(dòng)單元，用于驅(qū)動(dòng)測(cè)控硬件以發(fā)射所述輸入脈沖波形對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)到所述至少一個(gè)量子處理器的量子比特，并讀取所述量子比特中的信號(hào)變化結(jié)果；

數(shù)值處理單元，用于對(duì)所述信號(hào)變化結(jié)果進(jìn)行處理，輸出量子比特標(biāo)定結(jié)果；

所述上層組件包括自動(dòng)標(biāo)定算法單元，所述自動(dòng)標(biāo)定算法單元內(nèi)封裝有自動(dòng)標(biāo)定算法，所述自動(dòng)標(biāo)定算法單元用于通過(guò)預(yù)設(shè)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)獲取量子比特及量子門(mén)的屬性數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)所述至少一個(gè)量子處理器的量子比特標(biāo)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(diào)用所述參數(shù)模型單元、所述波形計(jì)算單元、所述接口驅(qū)動(dòng)單元和所述數(shù)值處理單元以完成所述測(cè)量實(shí)驗(yàn)。

6.如權(quán)利要求1所述的基于微內(nèi)核架構(gòu)的量子計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)核對(duì)象管理模塊還用于進(jìn)程空間管理，其中，所述進(jìn)程空間管理至少包括配置內(nèi)存頁(yè)表和資源使用權(quán)限表。

7.如權(quán)利要求6所述的基于微內(nèi)核架構(gòu)的量子計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)核對(duì)象管理模塊管理的內(nèi)核對(duì)象還包括線程；

所述內(nèi)核對(duì)象管理模塊還用于線程管理，以使同一個(gè)進(jìn)程空間里的多個(gè)所述線程共享進(jìn)程的內(nèi)存地址空間和資源使用權(quán)限。

8.如權(quán)利要求1所述的基于微內(nèi)核架構(gòu)的量子計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)核對(duì)象管理模塊管理的內(nèi)核對(duì)象還包括硬件中斷；

所述內(nèi)核對(duì)象管理模塊還用于硬件中斷管理，通過(guò)接收中斷請(qǐng)求，從預(yù)先配置的中斷處理程序中查找與所述中斷請(qǐng)求相匹配的目標(biāo)處理程序，并運(yùn)行所述目標(biāo)處理程序。