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QDiff：量子软件堆栈的差分测试
摘要 — 过去几年，随着量子计算硬件的快速发展，人们开发了多种量子软件堆栈 (QSS)。QSS 包括量子编程语言、优化编译器（将用高级语言编写的量子算法转换为量子门指令）、量子模拟器（在传统设备上模拟这些指令）以及软件控制器（将模拟信号发送到基于量子电路的非常昂贵的量子硬件）。与传统的编译器和架构模拟器相比，由于结果的概率性质、缺乏明确的硬件规格以及量子编程的复杂性，QSS 难以测试。这项工作设计了一种新颖的 QSS 差分测试方法，称为 QD IFF，具有三大创新：(1) 我们通过保留语义的源到源转换生成要测试的输入程序以探索程序变体。 (2) 我们通过分析电路深度、2 门操作、门错误率和 T1 弛豫时间等静态特性，过滤掉不值得在量子硬件上执行的量子电路，从而加快差分测试速度。（3）我们通过分布比较函数（如 Kolmogorov-Smirnov 检验和交叉熵）设计了一种可扩展的等效性检查机制。我们使用三个广泛使用的开源 QSS 评估 QD IFF：IBM 的 Qiskit、Google 的 Cirq 和 Rigetti 的 Pyquil。通过在真实硬件和量子模拟器上运行 QD IFF，我们发现了几个关键的错误，揭示了这些平台中潜在的不稳定性。QD IFF 的源变换可有效生成语义等价但不相同的电路（即 34% 的试验），其过滤机制可将差分测试速度提高 66%。
不同二进制计数器的性能调查...
I. 引言 在许多 VLSI 系统中，二进制计数器是基本构建块。𝑛 位二进制计数器由一系列 𝑛 触发器组成，其计数值可以是 0 到（2 n −1）[1]。在为各种应用设计高速、低功耗数字系统时，低功耗快速二进制计数器设计是关注的基本点。调度中进程分配的计数时间可用作时钟分频器（用于片上处理器，因为有时处理器的工作频率低于处理器的实际频率）。二进制计数器广泛用于单斜率或双斜率模数转换器 (ADC)。在这种情况下，在每个时钟脉冲上递增的同步计数器对应于上升和下降斜坡发生器采样的模拟信号，其值进一步输入数模转换器 (DAC) 以创建其模拟值 [2-5]。在数字锁相环 (DPLL) 中，时间数字转换器 (TDC) 用作相位检测器，其中 TDC 由加减计数器组成。它用于捕获分数压控振荡器 (VCO) 的信息，以提高频率检测的准确性 [6-13]。计数器模块用于设计电子产品代码 (EPC) Gen-2 标准中 LFSR 的变量，用于各种安全问题中的超高频或射频识别 [14]。高速二进制计数器用于计数光子计数相机中的光子数 [15]。在现代自动化技术中，某些事件非常快，无法在程序周期中检测到。为了检测这种高速事件，引入了一个新的技术术语，即高速计数器 (HSC)。在每转只有一个或几个脉冲的情况下，HSC 在确定旋转运动速度时非常有用。这种 HSC 的一部分适用于自动化、过程控制、
系统描述-SR量表
操作理论SR仪器患者称重系统是数字量表。应变 - 规范力细胞将施加的权重的力转化为模拟信号。该信号被操作放大器放大，并通过模拟转换器的模拟转换为数字信号。数字信号被转移到过滤的微控制器上，转换为适当的单元并显示在液晶显示屏上。应变器力细胞每个都包含四个安装在完整的惠斯通桥构型中的应变量表。由于系统上施加的质量，这些桥梁将力电池的物理运动转换为电阻的微小变化。这些电阻变化会在整个惠斯通桥上产生电压差，该桥由操作放大器放大。放大器配置为当前总和每个单元的输出。操作放大器的输出由数字转换器的类似物数字化。Sigma-Delta转换器总和一个快速序列为0（0伏）和1（参考电压），以与放大器的输入达到平衡。微型控制器平均并过滤模拟转换器的数字输出，减去在系统零操作过程中保存的值，并扩展过滤后的输出，然后在液晶显示屏上显示结果。微型控制器执行移动的数据滤波器，以进行连续称重，并且对于自动持有，微控制器在锁定读数之前先执行信号稳定性的检查。如果在自动持有模式下数据方差大于0.1％，则微控制器将重置过滤器并开始新的过滤周期。可以将微控制器放置在可以重新校准系统的校准模式下。在校准模式下，系统斜率是在2分校准模式下从两个点（零和全尺度）计算得出的，或者在3点校准模式下从三个点（零，一半和全尺度）计算斜率和坡度的变化。
AST 系列模拟变送器，配备...
1.0 一般说明 AST 电化学系列是远程安装模拟传输气体探测器，带有集成电化学有毒气体或氧气传感器，以及通用 PVC 或防水/防尘、耐腐蚀的聚碳酸酯外壳，外壳带有铰链、安全门和 Lexan 标签。该系列变送器专为商业和轻工业应用而设计，例如地下停车场、游泳池、竞技场、维修店、水和污水处理厂等。仅适用于非爆炸性环境。AST 电化学系列变送器提供连续监控和连续模拟信号输出，代表气体/蒸汽的定量存在。行业标准 4 - 20 mA 或 0—10 VDC 信号是线性的，可以直接“馈入”楼宇管理系统、PLC 或任何可接受模拟信号的通用控制器。然后，控制装置可以利用连续模拟信号为排气扇、警报器等提供测量的控制输出。1.1 变送器规格 尺寸：通用：4.50”H x 6.13”W x 2.56” TH (114 mm x 156 mm x 65 mm)。防水/防尘：4.92”H x 4.92”W x 2.56” TH (125 mm x 125 mm x 65 mm)。重量：两个外壳均为 9 盎司 (148 克) 构造：通用：非常坚固的厚壁 PVC，带铰链、安全门和 Lexan 门标签，带有用于可选本地 LED 数字显示的观察窗。防水/防尘：非常坚固，聚碳酸酯（NEMA-4X - IP66 等级），壁厚 3/32 英寸，带铰链安全门。Lexan 门标签，带视窗，可选本地 LED 数字显示。电源要求：16 至 24 VAC 或 20 至 30 VDC（非稳压或稳压） 近似电流消耗：30 至 50 mA（最大） 输出信号：线性，模拟 4 - 20 mA 或 0—10 VDC 工作温度：请参阅以下页面上的各个传感器规格
2025 年冬季
课程描述：高速低功耗设计中的串扰、失真、延迟、衰减、地面反弹、趋肤效应、抖动、符号间干扰的基础知识。建模/仿真：高速互连、封装、接地/电源平面、通孔、PCB 和 3D-IC；眼图、Elmore 延迟、有损耦合、传输线、电报方程、线路参数提取、测量参数。宏建模：无源性/因果关系、特征法、矩阵有理近似、矢量拟合、模型降阶、电磁兼容性/干扰、混合域系统和基于多物理的并发分析。先决条件：就读卡尔顿大学电子/SCE 系或 OCIECE 的研究生课程或经系批准。讲座：每周三小时 VLSI 电路技术的快速发展，加上复杂/微型设备的趋势，对专注于微电子的计算机辅助设计 (CAD) 工具提出了巨大的需求。设计要求变得非常严格，要求更高的运行速度、更尖锐的激励、更密集的布局和低功耗。因此，延迟、衰减、串扰、地弹等信号完整性问题正在成为高速电路和系统设计和验证的主要瓶颈。如果在设计阶段没有正确处理高速效应，可能会导致逻辑故障，导致制造的数字电路无法运行，或者扭曲模拟信号，使其无法满足规格。由于 VLSI 设计周期中的额外迭代成本极高，因此准确预测这些影响是高速设计中的必需品。设计和 CAD 社区目前正在发生范式转变，以适应高速设计问题的新要求。然而，目前可用的 CAD 工具和设计策略无法充分处理涵盖不同领域的复杂高速电路设计/分析场景。本课程旨在涵盖高速设计、对根本原因的理解、相关物理和高速互连建模/仿真/设计方法。讲师：
博士论文
本论文中介绍的工作是在欧洲核子研究中心 LHCb-RICH 子探测器 Ia 阶段升级计划的背景下完成的。在第二次大型强子对撞机 (LHC) 长期关闭期间（预计在 2019 年至 2020 年），LHCb 探测器将升级为以更高的速度执行数据读出，与 LHC 束流穿越率 40 MHz 同步。这涉及完全重新设计 LHCb 读出架构及其子探测器电子设备。LHCb-RICH 探测器上的电子设备将嵌入新的传感器、多阳极光电倍增管 (MaPMT) 和带有辐射硬 ASIC 的新前端电子设备 - CLARO 集成电路。CLARO 读取并转换为数字触发器的 MaPMT 模拟信号将输入到基于 SRAM 的商用级现场可编程门阵列 (FPGA) 中。后者具有反熔丝 FPGA 技术作为备用解决方案。由于这些类型的 FPGA 容易受到辐射引起的故障影响，因此在将这些设备用于目标应用之前，必须在等效辐射环境中测试这些设备。因此，组织了一场激烈的活动，以便在辐射环境中使用不同粒子种类的光束测试和鉴定这些设备：混合场（高中子和强子通量）、质子、离子和 X 射线。在辐射环境中使用时，FPGA 可能会以各种方式发生故障。一些故障是纯软件故障，要么在配置内存中，要么在用户设计电路中，它们表现为位翻转，可能会影响设备的整体功能。纯硬件故障更难缓解，它们表现为 FPGA 中的高电流状态，有时通过电离辐射增加电流消耗。为每个测试的 FPGA 设计了专用的实验装置，以确保正确测试并充分评估辐射响应。为了帮助降低错误率，采用了几种缓解技术并测量了它们的效率。本论文详尽介绍了辐射测试的整个准备过程、结果以及将结果外推到 LHCb-RICH 案例。
始终在量子误差跟踪中，连续奇偶校验测量
我们研究了连续奇偶校验测量的量子误差校正，以用三量码纠正比率误差。连续监视错误带来了连续信息流的好处，这有助于实时被动错误跟踪。它从基于标准的门的方法中降低了开销，该方法定期纠缠并测量其他Ancilla Qubit。但是，连续平价测量的嘈杂模拟信号要求更复杂的信号处理来准确解释综合征。我们分析了几种实践过滤方法的性能，以进行连续误差纠正，并证明它们是基于标准Ancilla的方法的可行替代方案。作为一种最佳过滤器，我们讨论了一种不正常的（线性）贝叶斯过滤器，并且与Mabuchi引入的相关WONHAHHAMELTER相比，具有改进的构成效率[New J. Phys。11，105044（2009）]。 我们将这种相当的连续滤波器与最简单的周期性盒车平衡和阈值过滤器的两个实际变化进行了比较，以低延迟电路为目标实时硬件实现。 作为变体，我们引入了一个非马克维亚“半盒车”过滤器和带有可调节阈值的马尔可夫过滤器；这些滤波器消除了盒装填充中的主要误差源，并与最佳过滤器相比有利。 对于每个滤波器，我们在平均值中得出衰减的分析结果，并通过数值模拟对其进行验证。11，105044（2009）]。我们将这种相当的连续滤波器与最简单的周期性盒车平衡和阈值过滤器的两个实际变化进行了比较，以低延迟电路为目标实时硬件实现。作为变体，我们引入了一个非马克维亚“半盒车”过滤器和带有可调节阈值的马尔可夫过滤器；这些滤波器消除了盒装填充中的主要误差源，并与最佳过滤器相比有利。对于每个滤波器，我们在平均值中得出衰减的分析结果，并通过数值模拟对其进行验证。
商标异议公告 - 美国专利商标局
用于电信设备，即用于操作电信系统的计算机程序、用于提供多用户接入全球通信网络以传输和传播大量信息的计算机程序；由数据发射机组成的磁、电和光纤网络，将用户信息转换成数据信号进行传输，或将接收到的数据信号重新转换成用户信息；在数据终端之间传输数据的设备，即通信集线器；用于上传、存储、检索、下载、传输和交付数字内容的计算机硬件；电信发射机；电信设备，即连接电路中的电桥的终端元件；文字处理器；计算机设备，即微型计算机、小型计算机、计算机中央处理器、计算机微处理器、计算机显示器、计算机键盘、计算机终端、计算机接口板、计算机激光打印机、计算机击打式打印机、计算机点阵打印机、计算机操作系统、作为一个单元出售的计算机和使用说明书；计算机接口设备，即计算机调制解调器、计算机鼠标和鼠标垫、计算机外围设备及其零件；用于操作企业管理系统的计算机程序，即为生成评估、审计和报告而设计的程序，以及作为一个单元出售的相关使用说明书；音频、视频和数据通信设备，即数字和模拟信号发送器、接收器和转换器，无线电和电话发送器、接收器和服务器；用于电子交换数据、图像和信息的电子邮件计算机硬件和软件；电视遥控器和机顶盒；电视信号解码器；交互式电子音频和视频会议设备，即变压器、平衡器、与计算机、计算机外围设备、电视、音视频设备、闭路电视设备和电信设备连接的电缆，用于促进消费者与商品和服务提供者之间的互动；用作专门时间记录装置的计时器；计算机空白光盘；计算机空白软盘；计算机空白硬盘；光盘播放器；录音机和录像机；录音带和录像带播放器；录音带和录像带录制机；录音带和录像带播放器；空白录音带和录像带、盒式磁带、磁盘和缩微胶片；包含电信信息的录音带和录像带、盒式磁带、磁盘和缩微胶片；视频监视器、自动售货机及其计时装置及其零部件；磁码卡阅读器、磁卡、空白磁性数据载体、磁带消磁器、及其组件；计算机、数据和视频网络及会议设备，即由变压器、平衡-不平衡转换器、与计算机连接的电缆、计算机外围设备、电视机、音视频设备、闭路电视设备和
用于自适应等时神经刺激的生物电路由器
目的：多极颅内电刺激 (iEBS) 是一种有潜力改善单极和双极 iEBS 临床应用的方法。目前用于研究多极 iEBS 的工具是专有的，入门成本高，缺乏管理不同刺激参数和电极的灵活性，并且可能包含必要的探索性研究不需要的临床特征。这是限制理解和有效应用多极 iEBS 的一个因素。为了应对这些挑战，我们开发了自适应等时神经刺激生物电路由器 (BRAINS) 板。方法：BRAINS 板是一种经济高效且可定制的设备，旨在使用常见的研究电极设置在 16 通道电极阵列上进行多极刺激实验。BRAINS 板与微控制器接口，允许用户将每个通道配置为阴极或阳极输入，建立接地连接或保持浮动状态。该设计优先考虑易于集成，利用微控制器和模拟信号隔离器等标准工具，同时提供根据实验条件自定义设置的选项。它还确保输出隔离，降低噪音，并支持远程配置更改以快速切换电极状态。为了测试该板的功效，我们对单极、双极和多极刺激方案进行了台式验证。在小鼠初级视觉皮层中体内测试了相同的方案，并使用神经像素记录进行测量。主要结果：与单独的隔离刺激器的基线性能相比，BRAINS 板在均方根误差 (RMSE) 噪声或信噪比方面没有显著差异。该板支持以高达 600 Hz 的速率更改配置，而不会引入残余噪声，从而实现时间多路复用多极刺激所需的高频切换。意义：BRAINS 板代表了探索性脑刺激研究的重大进步，它提供了一种用户友好、可定制、开源、21 且具有成本效益的工具，能够进行复杂、可重复和精细控制的刺激实验。22 BRAINS 板具有有效的实时信息处理和高效的参数探索能力，23 可以增强对 iEBS 的探索性研究，并改善多极和闭环 iEBS 的临床应用。24
1 IEEE CICC 2024 A 49.8mm2 全集成，1.5m...
植入式神经接口在帮助瘫痪、截肢或各种神经系统疾病患者恢复功能方面具有巨大潜力。为了精确映射大脑各个区域的神经活动并提高信息传输速率，记录通道的数量显著增加，最近的系统集成了数千个或更多通道 [1-2]。这就需要能够处理数百 Mb/s 吞吐量的无线链路，这对无线植入物的功耗、尺寸和传输范围提出了重大挑战。由于体通道通信 (BCC) 能够实现毫米级外形尺寸，因此在脑植入物中的应用日益广泛 [3-4]。然而，它在数据速率和传输距离方面都面临限制。另一方面，脉冲无线电超宽带 (IR-UWB) 通信由于其高数据速率和低功耗而提供了一种有前途的解决方案 [5- 6]。然而，现有的 IR-UWB 发射器 (TX) 受到厘米级传输范围和较大尺寸的阻碍，使其并不适合长期植入。实现米级传输距离的远场射频辐射为患者提供了相当大的活动自由。然而，它需要一种高效的无线链路，符合大脑数十 mW/cm 2 的严格功耗要求。为了应对扩大植入式 TX 传输范围同时最小化其尺寸和功耗的挑战，本文介绍了一种经皮、高数据速率、完全集成的 IR-UWB 发射器，它采用新颖的协同设计的功率放大器 (PA) 和天线接口来增强性能。与最先进的 IR-UWB TX [5-6] 相比，通过协同设计的接口，我们实现了 49.8 平方毫米 (8.3 毫米×6 毫米) 的最小占用空间和 1.5 米的最长传输范围。图 1 展示了所提议的 TX 的架构，它结合了开关键控 (OOK) 调制方案和基于相移键控 (PSK) 的加扰。使用 PSK 加扰可以增强对极性的控制，从而有效地消除 OOK 输出频谱中的离散频谱音调，以符合 FCC 监管要求。正交本振 (LO) 信号由基于 2 级环形振荡器 (RO) 的整数 N 宽带锁相环 (PLL) 生成，提供类似 LC-VCO 的抖动性能。脉冲发生器输出 2ns 脉冲宽度的 OOK 数据，该数据被馈送到带有可编程延迟线 (DL) 的脉冲整形器 (PS)。PS 与开关电容 PA (SCPA) 一起在 RF 域中进行 FIR 滤波，从而提高频谱效率。无线链路由片外偶极天线建立，选择该天线是因为其与小型化植入物兼容，因为与单极天线相比，它不需要大的接地平面。图 2 显示了基于反相器的相位多路复用器 (PHMUX)、PS 和 SCPA 的框图。PHMUX 和 SCPA 均采用全差分架构，无需片外平衡器。为了提高功率和面积效率，同时确保有效的旁瓣抑制，采用了 4 位三角模板。该模板可以配置为对称或不对称，从而提高符号间干扰 (ISI) 性能。图 2（右上）将所提出的调制方案的模拟输出频谱与理想的三角包络进行了比较，表明在旁瓣抑制和主瓣带宽方面具有可比的性能。图 3 说明了数字/电压控制 RO 的电路实现，具有一对延迟元件和混合控制电阻器。振荡频率由 4 位数字控制字 (FC) 控制，以克服 PVT 变化，以及差分环路滤波器产生的两个模拟信号（即 VCP 和 VCN）。为了最大限度地减少基板噪声耦合，我们采用了差分电荷泵 (CP) 和环通滤波器 (LPF)，与单端配置相比，调谐范围几乎增加了两倍。测量的 PLL 锁定频率范围