用于多光子糾纏實驗和冷原子存儲實驗的數據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中的兩個前沿的實驗，是量子信息學領域多個研究方向的重要基礎。多光子糾纏是簇態(tài)量子計算、高級量子通訊技術、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)模線性光學量子計算的一個關鍵技術。
　　本文以多光子糾纏實驗和冷原子存儲實驗為背景，研究設計了可配置的數據采集和控制平臺。平臺綜合了兩個實驗對電子學要求的異同，同時滿足了多光子糾

2、纏實驗對多通道符合計數的需要，以及冷原子存儲實驗對實時數據采集和實驗控制的需要。
　　為了保證可靠性和可擴展性，平臺采用Eurocard的機械標準，使用插件—背板的方式構建。背板具有多達64個星形連接的數據通道，用于解決多光子糾纏實驗光子通道數大量增加的問題。為平臺前端設計了信號采集和發(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，在數據采集和控制平臺上實現了一個高性能的多通道符合計數器。符合計數器具有48個光子信號采集通道;采用單穩(wěn)態(tài)的方法產生窄脈沖，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)延時調節(jié)對齊通道，用動態(tài)相移的時鐘采集數據，實現了48個通道的光子信號的符合測量和計數。
　　針對冷原子存儲實驗，在數據采集和控制平臺上實現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，實現了量子存儲實驗對大量

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