Electronic control system for the quantum computer infrastructure in the MIKOK project

• Autorzy: Kasprowicz Grzegorz , Sowiński Mikołaj , Poźniak Krzysztof , Szmidt Jan , Przywózki Tomasz , Kulik Paweł , Kuś Marek , Wawrzyniak Zbigniew , Szczepański Paweł , Słowik Oskar , Życzkowski Marek , Marć Paweł , Pakuła Anna , Nawrat Aleksander , Daniec Krzysztof , Wereszczyński Kamil , Kuczerski Tomasz , Kawałek Radosław , Sadowski Marcin , Suleja Wawrzyniec , Witkowski Paweł

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2023.8.14

Warianty tytułu

PL

Elektroniczny system sterowania dla infrastruktury komputera kwantowego w projekcie MIKOK

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The practical implementation of algorithms on a quantum computer requires creating and stabilising qubits and their appropriate entanglement. Currently, one systemic solution is to create entangled qubits in ion traps. The structure of the Quantum Computer Unit based on the Ca40 blade ion trap of up to 100 ions, supported by integrated optical, control and reading systems, will be discussed. These system solutions are a vital part of the modular functional infrastructure of a quantum computer for civil and special IT applications as part of the NCBR project pk. MIKOK. The essential components of processes and functional phenomena, the control system based on the modular Sinara apparatus and the ARTIQ operating system, will be discussed along with the critical stages of the control process.

PL

Praktyczna realizacja algorytmów na komputerze kwantowym wymaga stworzenia i stabilnego utrzymania kubitów oraz ich odpowiedniego splątania. Obecnie jednym rozwiązań układowych jest tworzenie splątanych kubitów w pułapkach jonowych. Zostanie omówiona struktury techniczna Jednostki Komputera Kwantowego bazującej na pułapce jonowej typu „blade” Ca40 do 100 jonów, wspieranej zintegrowanymi systemami optycznym, sterowania i odczytu. Te rozwiązania układowe stanowią kluczową część modularnej funkcjonalnej infrastruktury komputera kwantowego do cywilnym i specjalnym zastosowań informatycznych w ramach projektu NCBiR pk. MIKOK. Zostaną omówione najważniejsze składowe procesy i zjawiska funkcjonalne, system sterowania oparty o modułową aparaturę Sinara oraz system operacyjny ARTIQ wraz z kluczowymi etapami procesu sterowania.

Słowa kluczowe

EN

control system; Quantum computing; FPGA; ARTIQ; Sinara; CPCIS

PL

systemy sterowania; komputery kwantowe; FPGA; ARTIQ; Sinara; CPCIS

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 64, Nr 8
• Strony: 72--75
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz., fot.

Twórcy

autor

Kasprowicz Grzegorz

• Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland

autor

Sowiński Mikołaj

• Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland

autor

Poźniak Krzysztof

• Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland

autor

Szmidt Jan

• Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland

autor

Przywózki Tomasz

• Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland

autor

Kulik Paweł

• Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland

autor

Kuś Marek

• Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland

autor

Wawrzyniak Zbigniew

• Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland

autor

Szczepański Paweł

• Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland

autor

Słowik Oskar

• Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland

autor

Życzkowski Marek

• Military University of Technology, Warsaw, Poland

autor

Marć Paweł

• Military University of Technology, Warsaw, Poland

autor

Pakuła Anna

• Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland

autor

Nawrat Aleksander

• Silesian University of Technology, Gliwice, Poland

autor

Daniec Krzysztof

• Silesian University of Technology, Gliwice, Poland

autor

Wereszczyński Kamil

• Silesian University of Technology, Gliwice, Poland

autor

Kuczerski Tomasz

• Military Institute of Armament Technology, Zielonka, Poland

autor

Kawałek Radosław

• Military Institute of Armament Technology, Zielonka, Poland

autor

Sadowski Marcin

• Sonovero R&D, Goleniów, Poland

autor

Suleja Wawrzyniec

• Sonovero R&D, Goleniów, Poland

autor

Witkowski Paweł

• Sonovero R&D, Goleniów, Poland

Bibliografia

• [1] Philipp Schindler et al. (2013). New J is a quantum information processor with trapped ions. Phys. 15 123012.
• [2] G. Kasprowicz, P. Kulik, M. Gaska, T. Przywozki, K. Pozniak, J. Jarosinski, J. W. Britton, T. Harty, C. Balance, W. Zhang, D. Nadlinger, D. Slichter, D. Allcock, S. Bourdeauducq, R. Jördens, and K. Pozniak, “ARTIQ and Sinara: Open Software and Hardware Stacks for Quantum Physics,” in OSA Quantum 2.0 Conference, M. Raymer, C. Monroe, and R. Holzwarth, eds., OSA Technical Digest (Optica Publishing Group, 2020), paper QTu8B.14.
• [3] R. Jördens, D. Nadlinger, T. P. Harty, D. Slichter, C. Ballance, J. Lam, S. Maka, E. Wodey, H. Ho, J. W. Britton, P. Kulik, M. Weber, A. Risinger, C. Baynham, C. Zotov, F. Kemarrec, Y. Sionneau and S. Bourdeauducq. ARTIQ. Online at: https://m-labs.hk/artiq/
• [4] Low-Cost Modular Platform for Custom Electronics in Radiation-Exposed and Radiation-Free Areas at CERN, G. Daniluk, et al. 2019, 17th Biennial International Conference on Accelerator and Large Experimental Physics Control Systems (ICALEPCS), New York, United States.

Uwagi

1. Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).

2. This work was partially supported by by the National Centre for Research and Development of Poland grant no DOB-SZAFIR/01/A/023/01/2020. The authors thanks the organisers of the ELTE 2023 conference for the possibility of storing the material contained in the article.