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加州大学伯克利分校
摘要 构建可用的量子计算机的关键在于构建可扩展、可延伸且提供实时响应的经典控制硬件流水线。该流水线的控制处理器部分提供在高级量子编程语言和使用任意波形发生器的低级脉冲生成之间进行映射的功能。在本文中，我们讨论了设计替代方案，重点是支持具有 O（10 2）量子比特的中型量子设备。我们介绍了一种评估量子 ISA 编码量子电路的有效性的方法。我们使用这种方法来评估几个设计点：类 RISC、向量和类 VLIW。我们提出了两种对广泛使用的开放 RISC-V ISA 的量子扩展。鉴于量子硬件流水线的变化速度很快，我们的开源实现为设计空间实验提供了一个良好的起点，同时我们的指标可以独立用于指导设计决策。
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随着新生量子处理单元中量子比特数量的增加，第一代实验中使用连接式 RF（射频）模拟电路变得极其复杂。物理尺寸、成本和电气故障率都成为控制系统可扩展性的限制因素。我们开发了一系列紧凑型 RF 混频板来应对这一挑战，通过在具有 EMI（电磁干扰）屏蔽的 40 mm × 80 mm 4 层 PCB（印刷电路板）上集成 I/Q 正交混频、IF（中频）/LO（本振）/RF 功率电平调整和 DC（直流）偏置微调。RF 混频模块设计用于 2.5 至 8.5 GHz 之间的 RF 和 LO 频率。测得的典型镜像抑制和相邻信道隔离分别为 ∼ 27 dBc 和 ∼ 50 dB。通过在环回测试中扫描驱动相位，模块短期幅度和相位线性度通常测量为 5 × 10 − 4 (V pp /V mean ) 和 1 × 10 − 3 弧度 (pk-pk)。通过将 RF 混合板集成到超导量子处理器的室温控制系统中并执行单量子比特门和双量子比特门的随机基准测试表征，验证了 RF 混合板的运行。我们测量了单量子比特过程不保真度为 9 . 3 ( 3 ) × 10 − 4 和双量子比特过程不保真度为 2 . 7 ( 1 ) × 10 − 2 。
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人类可以从先前的经验中汲取洞察力，以快速适应具有共同底层结构的新环境。在这里，我们结合功能成像和计算建模来识别支持发现和转移分层任务结构的神经系统。人类受试者（男性和女性）完成了强化学习任务的多个部分，该任务包含控制刺激 - 反应动作映射的全局分层结构。首先，行为和计算证据表明人类成功地发现并转移了嵌入在任务中的分层规则结构。接下来，对 fMRI BOLD 数据的分析揭示了整个额顶叶网络的活动，该活动与发现这种嵌入结构特别相关。最后，整个扣带回-岛叶网络的活动支持这种发现结构的转移和实施。总之，这些结果揭示了一种分工，其中可分离的神经系统支持抽象控制结构的学习和转移。
