用于多光子糾纏實驗和冷原子存儲實驗的數(shù)據(jù)采集和控制平臺研究.pdf

1、多光子糾纏實驗和冷原子存儲實驗是量子信息學(xué)中的兩個前沿的實驗，是量子信息學(xué)領(lǐng)域多個研究方向的重要基礎(chǔ)。多光子糾纏是簇態(tài)量子計算、高級量子通訊技術(shù)、量子糾錯編碼的核心資源;冷原子存儲是量子存儲的一種重要方式，是遠(yuǎn)程量子通訊、基于量子中繼的分布式量子計算和大規(guī)模線性光學(xué)量子計算的一個關(guān)鍵技術(shù)。
　　本文以多光子糾纏實驗和冷原子存儲實驗為背景，研究設(shè)計了可配置的數(shù)據(jù)采集和控制平臺。平臺綜合了兩個實驗對電子學(xué)要求的異同，同時滿足了多光子糾

2、纏實驗對多通道符合計數(shù)的需要，以及冷原子存儲實驗對實時數(shù)據(jù)采集和實驗控制的需要。
　　為了保證可靠性和可擴(kuò)展性，平臺采用Eurocard的機械標(biāo)準(zhǔn)，使用插件—背板的方式構(gòu)建。背板具有多達(dá)64個星形連接的數(shù)據(jù)通道，用于解決多光子糾纏實驗光子通道數(shù)大量增加的問題。為平臺前端設(shè)計了信號采集和發(fā)送插件、模擬輸出插件，用于采集信號、輸出時序信號、輸出模擬信號。信號采集插件的甄別閾值可以動態(tài)調(diào)節(jié)，模擬輸出插件可以配置輸出波形和輸出頻率。

3、>　　針對多光子糾纏實驗，在數(shù)據(jù)采集和控制平臺上實現(xiàn)了一個高性能的多通道符合計數(shù)器。符合計數(shù)器具有48個光子信號采集通道;采用單穩(wěn)態(tài)的方法產(chǎn)生窄脈沖，并利用位置約束的方法使符合寬度更窄更穩(wěn)定;使用動態(tài)延時調(diào)節(jié)對齊通道，用動態(tài)相移的時鐘采集數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了48個通道的光子信號的符合測量和計數(shù)。
　　針對冷原子存儲實驗，在數(shù)據(jù)采集和控制平臺上實現(xiàn)了一個實驗控制平臺。能夠控制最多48路時序信號同時采集16路時序信號，實現(xiàn)了量子存儲實驗對大量

4、激光器的時序控制，同時產(chǎn)生最多16路任意控制的模擬信號，可以控制聲光調(diào)制器和磁場梯度。
　　本文的創(chuàng)新之處如下:
　　(1)采用可配置的設(shè)計思想，完成一個應(yīng)用可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)采集和控制平臺。
　　(2)實現(xiàn)了一個基于FPGA的光子信號符合計數(shù)器，完成了2.5ns符合寬度下的48個符合通道的數(shù)據(jù)采集。符合計數(shù)器采用動態(tài)調(diào)節(jié)信號延時的方式對齊信號，對齊后信號時間差在300ps以內(nèi);使用動態(tài)調(diào)節(jié)時鐘相位的方式采集數(shù)據(jù)，解決了有效