技术摘要：
本发明公开一种桌面型核磁共振量子计算机，包括：磁体、温控模块、主控板、匀场模块、探头和控制线圈，温控模块连接在主控板与磁体之间，用于控制磁体的磁场强度，进而控制磁体保持稳定的温度；探头和控制线圈连接在所述主控板与样品之间，用于实现多路信号的收发；匀  全部
背景技术：
随着经典计算机的摩尔定律失效，以及现有的半导体工艺越来越接近经典极限尺 寸，新的计算机体系的研发需求越来越高。在众多新的计算机体系架构中，由于量子计算 (Quantum  Computing，简称QC)在很多问题的解决上具有指数级的加速，其被认为是下一代 有望颠覆现有计算体系的架构。世界经济论坛指出“量子计算将给科学、技术、经济及生活 的每一个层面带来巨大变革”。 目前实现量子计算的物理实验平台有很多种，如核磁共振(Nuclear  Magnet  Resonance，简称NMR)、超导量子芯片、离子阱、光量子等。其中核磁共振这个平台是起步最 早、发展最为完善、实现量子算法最多的系统。核磁共振量子计算利用在强磁场中的原子核 自旋作为量子比特进行量子计算，通过同一个分子中的不同原子核之间的J耦合实现不同 量子比特之间的量子纠缠。例如Grover量子搜索算法，量子纠错码，量子绝热算法，以及量 子拓扑相观测等都已经在核磁共振量子计算平台上被演示。基于核磁共振量子计算平台的 研究，科学家们发展出了很多量子测控技术和算法，现在这些技术和算法已经应用于其它 平台的量子计算领域。 现有的核磁共振量子计算机(Quantum  Computer)采用超导线圈产生强磁场(例 如：10特斯拉，1特斯拉＝10000高斯，约为地磁场的百万倍)，超导线圈工作在超低温环境 下，需要日常添加液氦液氮保持低温环境。这些仪器价格昂贵，体积都比较庞大，需要安装 在几米高的空间里。在使用它们进行量子计算之前，一般需要花费长期的时间去学习如何 操作和控制这些仪器。
技术实现要素：
本发明的主要目的是提供一种小型化，重量轻，生产成本低的桌面型核磁共振量 子计算机，为其它量子计算机平台的产业化指明方向。 本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种桌面型核磁共振量子计算机， 包括：磁体、温控模块、主控板、匀场模块、探头和控制线圈，其中： 所述温控模块连接在所述主控板与磁体之间，用于控制磁体的磁场强度，进而控 制磁体保持稳定的温度； 所述探头和控制线圈连接在所述主控板与样品之间，用于实现多路信号的收发； 所述匀场模块，置于所述磁体处，并与所述主控板连接，用于产生补偿磁场，与所 述磁体产生的磁场叠加； 所述主控板，用于产生控制信号并接收探测信号。 其中，所述主控板包括FPGA模块、双路DAC及双路ADC，所述FPGA模块用于产生多路 不同频率的控制射频信号并通过双路DAC对外发出，以及通过所述双路ADC接收不同频率的 3 CN 111610479 A 说　明　书 2/6 页 探测射频信号并解调。 其中，所述桌面型核磁共振量子计算机还包括：功率放大器、带通滤波器、收发转 换器、前置放大器；所述探头和控制线圈通过所述功率放大器、带通滤波器、收发转换器、前 置放大器连接所述主控板；其中： 所述探头和控制线圈通过收发转换器、带通滤波器及功率放大器连接所述双路 DAC；以及通过收发转换器、前置放大器连接所述双路ADC； 所述功率放大器，用于放大主控板发出的控制信号； 所述带通滤波器，用于防止不同频率的控制信号经过探头后串扰其它通道的功率 放大器； 所述前置放大器，用于放大接收到的核磁信号，通过前置放大器后，核磁信号被放 大到1mV～1V区间； 所述收发转换器，用于不同信号的转发，当控制信号发射时，带通滤波器和收发转 换器之间为通路，而收发转换器和前置放大器之间为断开状态，反之，当控制信号处于关闭 状态时，带通滤波器和收发转换器之间为断路，而收发转换器和前置放大器之间为通路。 其中，所述收发转换器、带通滤波器、功率放大器及前置放大器分别为2个，组成双 路通道。 其中，一通道的带通滤波器、收发转换器集成为一个模块。 其中，所述磁体包括两片永磁体及置于所述两片永磁体之间的导磁锷铁。 其中，磁体保持温度在0.002度/小时。 其中，所述温控模块包括：用于加热的功率电阻、用于测温的热敏电阻以及控制加 热电流的控流模块，所述控流模块与所述主控板连接。 其中，所述匀场模块包括：匀场电源和匀场线圈，所述匀场线圈与所述匀场电源连 接，并置于所述导磁锷铁上。 其中，所述样品采用亚磷酸二甲酯溶液或亚磷酸水溶液。 本发明提供的一种桌面型核磁共振量子计算机，包括：磁体、温控模块、主控板、匀 场模块、探头和控制线圈，温控模块连接在主控板与磁体之间，用于控制磁体的磁场强度， 进而控制磁体保持稳定的温度；探头和控制线圈连接在主控板与样品之间，用于实现多路 信号的收发；匀场模块，置于所述磁体处，并与所述主控板连接，用于产生补偿磁场，与所述 磁体产生的磁场叠加；主控板，用于产生控制信号并接收探测信号。本发明采用永磁体产生 强磁场，通过设计合适的永磁体、研发可使磁体达到高均匀度的自动主动匀场方案、研发满 足量子计算的小型核磁探头、研发多路收发的射频测控系统、优化量子计算要求的射频脉 冲序列以及挑选合适的样品(亚磷酸二甲酯溶液或亚磷酸水溶液)等来实现桌面型核磁共 振量子计算机。本发明实现了仪器的小型化，降低了仪器的重量，并大大降低仪器的生产成 本，为其它量子计算机平台的产业化指明方向。 与传统的核磁共振量子计算机采用超导磁体作为产生强磁场相比，本发明采用永 磁体产生强磁场，不但缩小了体积，降低了制造成本，不需要更换样品，还有免维护的优点。 附图说明 图1为本发明桌面型核磁共振量子计算机的原理框架示意图。 4 CN 111610479 A 说　明　书 3/6 页