一种离子阱量子计算机的输入输出电路及控制系统的制作方法

1.本发明涉及离子阱量子计算机的控制，尤其涉及一种离子阱量子计算机的输入输出电路及离子阱量子计算机控制系统。


背景技术：

2.在对离子阱量子计算机进行操作时，需要有多通道的高速低延迟的数据通信、处理及数字信号输出板卡提供对离子阱量子计算机的精确控制，也即，需要可处理150mhz频率，5ns脉宽的高速dio信号，通道数可多达80个。然而，现有的dio电路板卡在速度、延迟、通道数等功能上无法满足上述要求。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种离子阱量在计算机的输入输出电路，其能够解决现有的dio板卡速度慢、延迟长、通道数少等问题。
4.本发明的目的之二在于提供一种离子阱量在计算机控制系统，其能够解决现有的dio板卡速度慢、延迟长、通道数少等问题。
5.本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
6.一种离子阱量子计算机的输入输出电路，包括数据通信电路模块、数据驱动电路模块和电源模块；其中，所述数据通信电路模块的输入端与离子阱量子计算机的控制板卡通信连接、输出端与数据驱动电路模块电性连接，用于将接收到的离子阱量子计算机的控制板卡下发的控制信号转换为数字io信号并将数字io信号发送给数据驱动电路模块；所述数据驱动电路模块与离子阱量子计算机的激光光路切换开关电性连接，用于对所述数字io信号进行电气隔离后输出到离子阱量子计算机的激光光路切换开关，以控制激光光路的通断；
7.所述电源模块与数据通信电路模块、数字信号驱动电路模块电性连接，用于为数据通信电路模块、数字信号驱动电路模块提供供电电源，以及为数字驱动电路模块提供隔离电源。
8.进一步地，所述数据通信电路模块通过lvds信号线与控制板卡电性连接，用于接收控制板卡下发的多路lvds差分信号，并将每路lvds差分信号转换为对应的数字io信号。
9.进一步地，所述数据通信电路模块包括多个半双工四通道的lvds信号收发器，每个半双工四通道的lvds信号收发器，用于接收控制板卡下发的四路lvds差分信号并将四路lvds差分信号分别转换为对应的数字io信号。
10.进一步地，所述数据驱动电路模块包括多个电气隔离电路模块和多个输出隔离电路模块；其中，每个电气隔离电路模块分别与对应的一个lvds信号收发器芯片电性连接，用于获取四路数字io信号并对四路数字io信号进行电气隔离，并将电气隔离后的数字io信号发送给对应输出隔离电路模块；每个输出隔离电路模块，用于将电气隔离后的每路数字io信号通过对应sma接头传输至离子阱量子计算机对应通道的激光光路切换开关。
11.进一步地，每个电气隔离电路模块包括第一数字隔离器芯片和第二第一数字隔离器芯片；其中，第一数字隔离器芯片、第二数字隔离器芯片均与对应一个lvds信号收发器芯片电性连接，用于接收对应lvds信号收发器发送的四路数字io信号；
12.每个输出隔离电路模块包括总线收发器芯片，所述总线收发器芯片与对应电气隔离电路模块的第一数字隔离芯片、第二数字隔离芯片电性连接，用于将电气隔离后的四路数字io信号分别通过对应的sma接头发送给离子阱量子计算机对应通道的激光光路切换开关。
13.进一步地，所述第一数字隔离器芯片的四个输出端、第二数字隔离器芯片的四个输入端均与对应的第一lvds信号收发器芯片的对应端口电性连接；第一数字隔离器芯片的四个输入端、第二数字隔离器芯片的四个输出端与总线收发器芯片的四个输入端对应电性连接；总线收发器芯片的四个输出端分别通过对应电阻与对应的sam接头电性连接；
14.第一数字隔离器芯片的第一vdd端、第一en端均接入第一隔离电源，第二vdd端、第二en端接入第一供电电源，第一接地端接入接地隔离电源，第二接地端接地；第二数字隔离器芯片的第一en端、第一vdd端接入第一供电电源，第二vdd端接入第一隔离电源，第二接地端接入接地隔离电源，第一接地端接地；
15.第二数字隔离芯片的第二en端通过电阻r17与mos管t27的g端电性连接、第一数字隔离芯片的第五输出端与mos管t27的g端电性连接；mos管t27的s端接地、d端通过电阻r210接入第一隔离电源；总线收发芯片的dir端接入电阻r210与mos管t27的d端之间；
16.总线收发芯片的接地端接入接地隔离电源、电源端接入第一隔离电源。
17.进一步地，所述第一数字隔离器芯片的第四输入端、第二数字隔离器芯片的第四输出端通过电阻r9与总线收发器芯片的第一输入端、第二输入端电性连接；第一数字隔离器芯片的第三输入端、第二数字隔离器芯片的第三输出端通过电阻r7与总线收发器芯片的第三输入端、第四输入端电性连接；第一数字隔离器芯片的第二输入端、第二数字隔离器芯片的第二输出端通过电阻r6与总线收发器芯片的第五输入端、第六输入端电性连接；第一数字隔离器芯片的第一输入端、第二数字隔离器芯片的第一输出端通过电阻r29与总线收发器芯片的第七输入端、第八输入端电性连接；
18.所述总线收发器芯片的第一输出端、第二输出端通过电阻r10与第一sma接头电性连接，以向离子阱量子计算机的第一通道输出第一数字io信号；
19.所述总线收发器芯片的第三输出端、第四输出端通过电阻r8与第二sma接头电性连接，以向离子阱量子计算机的第二通道输出第二数字io信号；
20.所述总线收发器芯片的第五输出端、第六输出端通过电阻r5与第三sma接头电性连接，以向离子阱量子计算机的第三通道输出第三数字io信号；
21.所述总线收发器芯片的第七输出端、第八输出端通过电阻r4与第四sma接头电性连接，以向离子阱量子计算机的第四通道输出第四数字io信号；
22.电阻r209的一端接入接地隔离电源、另一端接入电阻r10与总线收发芯片之间，电阻r208的一端与三极管t13的d端电性连接、另一端接入第一sma接头与电阻r10之间；mos管t13的s端接入接地隔离电源，g端通过电阻r216与二极管ld9a的正极电性连接；二极管ld9a的负极接入接地隔离电源；
23.电阻r206的一端接入接地隔离电源、另一端接入电阻r8与总线收发芯片之间，电
阻r205的一端与三极管t12的d端电性连接、另一端接入第二sma接头与电阻r8之间；mos管t12的s端接入接地隔离电源，g端通过电阻r215与二极管ld9b的正极电性连接；二极管ld9b的负极接地隔离电源；
24.电阻r203的一端接入接地隔离电源、另一端接入电阻r5与总线收发芯片之间，电阻r202的一端与三极管t11的d端电性连接、另一端接入第三sma接头与电阻r5之间；mos管t11的s端接入接地隔离电源，g端通过电阻r214与二极管ld10a的正极电性连接；二极管ld10a的负极接地隔离电源；
25.电阻r200的一端接入接地隔离电源、另一端接入电阻r4与总线收发芯片之间，电阻r199的一端与三极管t10的d端电性连接、另一端接入第四sma接头与电阻r4之间；mos管t10的s端接入接地隔离电源，g端通过电阻r213与二极管ld10b的正极电性连接；二极管ld10b的负极接地隔离电源。
26.进一步地，所述电源模块包括主电源模块和隔离电源模块；其中，所述主电源模块与数据通信电路模块、数据驱动电路模块，用于将接入的外部电源转换为第一供电电源；所述隔离电源模块与数据驱动电路模块电性连接，用于将接入的外部电源转换为第一隔离电源、接地隔离电源。
27.本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
28.一种离子阱量子计算机控制系统，包括控制板卡、离子阱量子计算机和如本发明的目的之一采用的一种离子阱量子计算机的输入输出电路；其中，离子阱量子计算机的输入输出电路的输入端与控制板卡通信连接、输出端与离子阱量子计算机电性连接，用于接收控制板卡下发的多路控制信号并将其转换为多路数字io信号，并将每路数字io信号进行电气隔离后输送到离子阱量子计算机的对应通道的激光光路切换开关，以控制对应通道的激光光路切换开关的通断。
29.相比现有技术，本发明的有益效果在于：
30.本发明通过设置数据通信电路模块和数据驱动电路模块来实现上位机或控制板卡下发的多路控制信号，并将每路控制信号转换为数字io信号并进行电气隔离和驱动放大，从而实现离子阱量子计算机的多通道的控制，并且本发明还具有延迟低、速度快等特点。
附图说明
31.图1为本发明提供的离子阱量子计算机的输入输出电路模块图；
32.图2为主电源模块的电路图；
33.图3为隔离电源模块隔离电源模块的电路图；
34.图4为一个lvds信号收发器芯片组中的idc插座的电路图；
35.图5为一个lvds信号收发器芯片组中的第一lvds信号收发器芯片、第一开关与芯片ic42的电路连接示意图；
36.图6为电气隔离电路模块和输出隔离电路模块的电路连接示意图。
具体实施方式
37.下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不
相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
38.本发明提供一种离子阱量子计算机的输入输出电路，如图1所示，包括数据通信电路模块、数据驱动电路模块和电源模块。
39.其中，数据通信电路模块的输入端与离子阱量子计算机的控制板卡电性连接，输出端与数据驱动电路模块电性连接，用于接收离子阱量子计算机的控制板卡下发的控制信号，并将控制信号转发给数据驱动电路模块。
40.数据驱动电路模块的输出端与离子阱量子计算机电性连接，用于对接收到的控制信号进行电气隔离以及驱动后发送到离子阱量子计算机，以实现对离子阱量子计算机的控制。具体地，数据驱动电路模块通过对应sma插头与离子阱量子计算机的对应通道的激光光路切换开关电性连接，以实现对离子阱量子计算机的多个通道的激光通断的控制。本发明可实现离子阱量子计算机的多通道的控制。同时，本发明还具有速度快、延迟低等特点，能够满足现如今的离子阱量子计算机的控制。
41.进一步地，本发明中的数据通信电路模块采用高速的数据通信电路模块。通过高速的数据通信电路模块将接收到的各种控制指令及数据转换为数字io信号后再下发给数据驱动电路模块，从而使得数据驱动电路模块对数字io信号进行电气隔离，并提高驱动能力后提供给离子阱量子计算机，实现离子阱量子计算机的多通道的控制，同时采用高速数据通信电路模块可实现数据的快速通信，提高数据传输效率、降低数据传输延迟。
42.进一步地，数据通信电路模块通过长距离的lvds信号线与控制板卡电性连接。也即，控制板卡通过长距离的lvds信号线，将各种数据及指令以lvds差分信号下发到数据通信电路模块。同时，数据通信电路模块，将接收到的lvds差分信号并将其转换为单端的数字io信号，再将数据io信号发送到数据驱动电路模块。
43.进一步地，数据通信电路模块包括多个半双工四通道的lvds信号收发器。每个半双工四通道的lvds信号收发器，用于接收控制板卡下发的四路lvds差分信号并将四路lvds差分信号分别转换为对应的数字io信号。
44.具体地，可通过30脚的2.54mm间距idc插座将8路的lvds信号线引入到每个lvds信号收发器芯片组中的两个半双工四通道的lvds信号收发器，其中，idc插座的型号为n2530-6002rb。
45.半双工四通道的lvds信号收发器采用型号为sn65mlvd040rgzt的芯片来实现，将接收到的四路差分lvds信号转换为对应的3.3v ttl标准的单端的数字io信号。该芯片为高速的信号收发器，可处理最高250mhz的数据信号，或125mhz的时钟信号，满足系统125mhz频率的数据信号通信的指标要求。
46.也即，数据通信电路模块包括多个lvds信号收发器芯片组、多个idc插座和多个第一开关。其中，每个lvds信号收发器芯片组包括第一lvds信号收发器芯片和第二lvds信号收发器芯片。也即，将任意两个lvds信号收发器芯片组成一组，以实现对四路数字io信号的电气隔离。
47.同时，每个lvds信号收发器芯片组对应一个idc插座和一个第一开关。一个idc插座与两个lvds信号收发器芯片电性连接。一个开关连接两个lvds信号收发器，也即，第一开关的第一端接入第一lvds信号收发器与电源模块之间、第二端接入第二lvds信号收发器与
电源模块之间，以实现对两个lvds信号收发器的电源的通断。
48.本实施例中给出的一个lvds信号收发器芯片组包括第一lvds信号收发器芯片、第二lvds信号收发器芯片、idc插座和第一开关。
49.其中，idc插座通过lvds信号线与控制板卡电性连接，用于接收控制板卡下发的八路lvds差分信号。
50.第一lvds信号收发器芯片的四个输入端、第二lvds信号收发器芯片的四个输入端分别与idc插座的对应端口电性连接，分别用于接收四路lvds差分信号。每个lvds信号收发器芯片将接收到的四路lvds信号差分信号转换为四路数字io信号，并发送给数据驱动电路模块。
51.具体地，如图4-5所示，第一lvds信号收发器芯片为芯片ic41。也即，芯片ic41的端口47、端口48分别与idc插座j16的端口2、端口3对应电性连接；芯片ic41的端口3、端口4分别与idc插座j16的端口5、端口6对应电性连接；芯片ic41的端口9、端口10分别与idc插座j16的端口8、端口9对应电性连接；芯片ic41的端口13、端口14分别与idc插座j16的端口11、端口12电性连接。
52.同理，idc插座j16的端口14、端口15、端口17、端口18、端口20、端口21、端口23、端口24与第二lvds信号收发器芯片的对应端口电性连接。
53.其中，第二lvds信号收发器芯片的电路连接示意图与第一lvds信号收发器芯片的电路相同，本实施例中未示出，其连接方式同理。
54.进一步地，电源模块，用于将外部电源转换为第一供电电源，供数据通信电路模块使用。具体地，如本实施例中的外部电源为12v，第一供电电源为3.3v电源。
55.也即，芯片ic41的端口1、端口40、端口5、端口42、端口8、端口19、端口12、端口21均通过电阻r197与电源模块电性连接，接入第一供电电源，也即3.3v电源。
56.芯片ic41的端口39、端口41、端口20、端口22均通过电阻r211接地，通过电阻r198接地。
57.芯片ic41的vcc端、pdn端接入3.3v电源，gnd端接入接地。
58.进一步地，第一开关sw9的端口1接入芯片ic41与电阻r197之间，通过第一开关sw9来控制芯片ic41的电源的通断，实现对芯片ic41的工作的控制。同理，开关sw9的端口2也接入第二lvds信号收发器芯片与电源模块之间，以控制第二lvds信号收发器芯片的电源通断，本实施例中未示出。
59.进一步地，为了控制idc插座的工作，lvds信号收发器芯片组还包括芯片ic42。芯片ic42的端口14、端口15分别与idc插座j16的端口26、端口27对应电性连接，端口2、端口3接入第一供电电源。
60.芯片ic42的端口1接地，端口16通过电容c163接地，端口8接地，端口4、端口5、端口6、端口7与开关sw9的端口1电性连接。
61.通过第一开关sw9来控制ic42的输出信号，进而实现对idc插座j16的控制。也即，通过第一开关sw9打开开关，即可控制idc插座j16与芯片ic14的工作，控制idc插座j16的启动。
62.更进一步地，电源模块包括主电源模块和隔离电源模块。本发明中的电源模块采用高精密的电源电路模块，可为数据驱动电路模块、数据通信电路模块提供稳定可靠的供
电电源，同时还可为数据驱动电路模块提供隔离电源，实现信号的电气隔离。
63.其中，主电源模块，用于将接入的外部电源转换为第一供电电源，以供数据通信电路模块、数据通信驱动电路模块使用。比如，本发明接入的外部电源为12v电源，第一供电电源为3.3v电源。更为具体地，主电源模块，采用型号为tps62175dqc的降压芯片来实现电源的转换，将12v电源转换为3.3v电源。
64.更为具体地，如图2所示，主电源模块包括降压芯片ic49、第一电源滤波模块、第二电源滤波模块和第二电感l2。
65.其中，降压芯片ic49的端口2、端口3(vin端、en端)接入12v电源，端口9(sw端)通过第二电感l2输出3.3v电源。
66.第一电源滤波模块包括电容c191和电容c192组成的并联电路，用于为接入的12v电源进行滤波，以保证接入的12v电源的稳定性。其中，电容c191、电容c192的一端均接地，另一端均与降压芯片ic49的端口2、端口3电性连接。
67.第二电源滤波模块包括电容c189和电容c190组成的并联电路，为提供输出的3.3v电源进行滤波，以保证输出的3.3v电源稳定。其中，电容c189与电容c190的一端均接地，另一端接入第二电感l2的第二端。第二电感l2的第一端与降压芯片ic49的端口9电性连接。
68.降压芯片ic49的端口6、端口1、端口11均接地。
69.降压芯片ic49的端口8与第二电感l2的第二端电性连接，通过对输出的电源进行反馈输入到降压芯片ic49，以对输出的3.3v电源进行调节，以保证输出稳定的电源。
70.电阻r231的一端通过电阻r237接地，另一端与第二电感l2的第二端电性连接。降压芯片ic49的端口10接入第二电感l2的第二端与电阻r231之间，端口5接入电阻r231与电阻r237之间。
71.隔离电源模块，用于为实现数据驱动电路模块提供隔离电源，以实现电气隔离以及隔离输出的电路的工作。具体地，隔离电源模块，用于提供第一隔离电源，也即5v隔离电源(p5v0_ios)和接地隔离电源(gnd_ios)。
72.第一隔离电源模块采用型号为tmh1205s的隔离电源芯片以及型号为nxe2s1205mc芯片对外部电源进行隔离，并将外部电源转换为第一隔离电源、接地隔离电源，以供数据驱动电路模块使用。具体地，如图3所示，隔离电源包括芯片ic53、芯片icl、第三电源滤波模块、第一电感l1和电容c2。其中，芯片ic53的端口1接入12v电源，端口2接地，端口4输出接地隔离电源，端口6通过第一电感l1输出第一隔离电源，也即5v隔离电源。芯片ic53的型号为tmh1205s，芯片ic1的型号为nxe2s1205mc。
73.第三电源滤波模块包括由电容c170和电容c169组成的并联电路。其中，电容c170、电容c169的一端接地，另一端均与芯片ic53的端口1电性连接。
74.电容c2的一端与接地隔离电源电性连接，另一端接入芯片ic46与第一电感l1之间。
75.芯片ic1的端口3接入12v电源，端口1接地，端口7与接地隔离电源电性连接，端口8接入第一电感l1与芯片ic53的端口6之间。
76.接地端还通过电阻r18与接地隔离电源电性连接。本发明中的隔离电源模块的芯片均可提供400ma的5v隔离电源，隔离电压可达到1000v，保证了足够的隔离电压及输出功率。
77.进一步地，数据驱动电路模块，包括多个电气隔离电路模块和多个输出隔离电路模块。其中，每个电气隔离电路模块的输入端与一个lvds信号收发器芯片组的一个lvds信号收发器芯片电性连接，输出端与对应的输出隔离电路模块电性连接，用于获取的一个lvds信号收发器芯片组发送的四路数字io信号并对其电气隔离后发送给对应输出隔离电路模块，从而使得对应输出隔离电路模块将每路数字io信号通过对应sma接头发送到离子阱量子计算机对应通道的激光光路切换开关。
78.进一步地，每个电气隔离电路模块包括两个数字隔离器芯片，以接收对应四路数字io信号。
79.输出隔离电路模块包括总线收发芯片，总线收发芯片与每个电气隔离电路模块的两个数字隔离器芯片电性连接，用于获取对应四路数字io信号。
80.也即，每四路数字io信号采用2片型号为si8651bb-b0is1的数据隔离器芯片来实现。该数据隔离器芯片可实现dc-150mbps高速信号的双向电气隔离，隔离电压5000v；同时，信号的传输延迟低至10ns，通道间信号延迟差低至0.5ns，保证了高速信号质量。
81.每四路数字io信号采用1片总线收发器芯片来实现，八路数字io信号采用2片总线收发器芯片来实现。该总线收发器芯片的极限驱动电流可达376ma，最高工作频率可达300mhz，满足125mhz的系统信号频率要求。
82.如图6所示，电气隔离电路模块包括第一数字隔离器芯片ic43、第二数字隔离器芯片ic44、mos管t26和电阻r17。设定该电气隔离电路模块与一个lvds信号收发器芯片组中的第一lvds信号收发器芯片ic41连接。
83.输出隔离电路模块包括总线收发器芯片ic45。
84.其中，第一数字隔离器芯片ic43的四个输出端、第二数字隔离器芯片ic44的四个输入端均与第一lvds信号收发器芯片ic41电性连接，第一数字隔离器芯片ic43的四个输入端、第二数字隔离器芯片ic44的四个输出端均与总线收发器芯片ic45的四个输入端电性连接。
85.总线收发器芯片ic45的四个输出端分别通过对应电阻与对应的sam接头电性连接，进而向离子阱量子计算机对应通道的激光光路切换开关输送对应的数字io信号，以实现离子阱量子计算机的对应通道的激光通断。
86.具体地，第一数字隔离器芯片ic43的端口15与第一lvds信号收发器芯片ic41的端口35电性连接，第一数字隔离器芯片ic43的端口14与第一lvds信号收发器芯片ic41的端口32电性连接，第一数字隔离器芯片ic43的端口13与第一lvds信号收发器芯片ic41的端口28电性连接，第一数字隔离器芯片ic43的端口12与第一lvds信号收发器芯片ic41的端口25电性连接。
87.第二数字隔离器芯片ic44的端口2与第一lvds信号收发器芯片ic41的端口36电性连接，第二数字隔离器芯片ic44的端口3与第一lvds信号收发器芯片ic41的端口33电性连接，第二数字隔离器芯片ic44的端口4与芯第一lvds信号收发器片ic41的端口29电性连接，第二数字隔离器芯片ic44的端口5与第一lvds信号收发器芯片ic41的端口26电性连接。
88.第一数字隔离器芯片ic43的端口5通过电阻r9与总线收发器芯片ic45的端口22、端口23电性连接。第一数字隔离器芯片ic43的端口4通过电阻r7与总线收发器芯片ic45的端口19、端口20电性连接。第一数字隔离器芯片ic43的端口3通过电阻r6与总线收发器芯片
ic45的端口17、端口18电性连接。第一数字隔离器芯片ic43的端口2通过电阻r29与总线收发器芯片ic45的端口14、端口15电性连接。
89.同理，第二数字隔离器芯片ic44的端口12通过电阻r9与总线收发器芯片ic45的端口22、端口23电性连接。第二数字隔离器芯片ic44的端口13通过电阻r7与总线收发器芯片ic45的端口19、端口20电性连接。第二数字隔离器芯片ic44的端口14通过电阻r6与总线收发器芯片ic45的端口17、端口18电性连接。第二数字隔离器芯片ic44的端口15通过电阻r29与总线收发器芯片ic45的端口14、端口15电性连接。
90.总线收发器芯片ic45的端口1、端口3通过电阻r10与第一sma接头电性连接，以向离子阱量子计算机的第一通道输出第一数字io信号。
91.总线收发器芯片ic45的端口4、端口6通过电阻r8与第二sma接头电性连接，以向离子阱量子计算机的第二通道输出第二数字io信号。
92.总线收发器芯片ic45的端口7、端口9通过电阻r5与第三sma接头电性连接，以向离子阱量子计算机的第三通道输出第三数字io信号。
93.总线收发器芯片ic45的端口10、端口12通过电阻r4与第四sma接头电性连接，以向离子阱量子计算机的第四通道输出第四数字io信号。
94.更为具体地，数字隔离芯片ic43的端口3、端口1接入第一隔离电源，端口8接入接地隔离电源，端口10、端口16接入3.3v电源，端口9接地。
95.数字隔离芯片ic44的端口16接入第一隔离电源，端口11、端口9接入接地隔离电源，端口7、端口1接入3.3v电源，端口8接地。
96.数字隔离芯片ic43的端口5与mos管t27的g端电性连接，数字隔离芯片ic44的端口10通过电阻r17与mos管t28的g端电性连接。mos管t27的d端接入接地隔离电源、d端通过电阻r210接入第一隔离电源。
97.总线收发器的端口24接入电阻r210与mos管t27的d端之间。
98.总线收发器芯片ic45的端口2、端口5、端口8、端口11均接入接地隔离电源，端口21、端口16均接入第一隔离电源。
99.总线收发器芯片ic45的端口13还与芯片ic3的端口2电性连接。芯片ic43的端口3接入第一隔离电源，端口1接入接地隔离电源。电阻r12的一端接入接地隔离电源、另一端接入芯片ic3的端口2与总线收发器芯片ic45的端口13之间。通过芯片ic43可实现总线收发器芯片ic45的复位。芯片ic43的型号为mcp810t-315i/tt。
100.电阻r12的一端接入接地隔离电源、另一端接入芯片ic43与总线收发芯片ic45之间。
101.电阻r209的一端接入接地隔离电源、另一端接入电阻r10与芯片ic45之间，电阻r208的一端与三极管t13的d端电性连接、另一端接入第四sma接头j14与电阻r10之间。mos管t13的s端接入接地隔离电源，g端通过电阻r216与二极管ld9a的正极电性连接。二极管ld9a的负极接入接地隔离电源。
102.电阻r206的一端接入接地隔离电源、另一端接入电阻r8与芯片ic45之间，电阻r205的一端与三极管t12的d端电性连接、另一端接入第二sma接头j2与电阻r8之间。mos管t12的s端接入接地隔离电源，g端通过电阻r215与二极管ld9b的正极电性连接。二极管ld9b的负极接地隔离电源。
103.电阻r203的一端接入接地隔离电源、另一端接入电阻r5与芯片ic45之间，电阻r202的一端与三极管t11的d端电性连接、另一端接入第三sma接头j17与电阻r5之间。mos管t11的s端接入接地隔离电源，g端通过电阻r214与二极管ld10a的正极电性连接。二极管ld10a的负极接地隔离电源。
104.电阻r200的一端接入接地隔离电源、另一端接入电阻r4与芯片ic45之间，电阻r199的一端与三极管t10的d端电性连接、另一端接入第四sma接头j1与电阻r4之间。mos管t10的s端接入接地隔离电源，g端通过电阻r213与二极管ld10b的正极电性连接。二极管ld10b的负极接地隔离电源。
105.通过设置mos管和二极管来实现对每个通道的输出信号的检测，以指示通道是否正常。
106.两个数字隔离器芯片，将接收到的四路数字io信号并对其进行内部隔离后，再通过总线收发器芯片的四个sma接头输送到离子阱量子计算机的对应通道的激光光路切换开关以控制对应通道的激光光路的通断。
107.芯片ic43的端口11还通过电阻r196接入3.3v电源。mos管t26的d端接入电阻r196与芯片ic43的端口11之间，s端接地，g端与第一lvds信号收发器芯片ic45的端口39、端口41、端口20、端口22电性连接。
108.同理，对于与第二lvds信号收发器芯片连接的电器隔离电路模块和输出隔离电路模块，其电路连接同理设置。
109.由于电气隔离电路模块和输出隔离电路模块有多个，则对应的隔离电源模块包括多个，每个隔离电源模块提供一组隔离电源(一个第一隔离电源和一个接地隔离电源)，提供给对应的电器隔离电路模块和输出隔离电路模块。
110.本发明能够为离子阱量子计算机提供高精度、高速度、低延迟的数字io信号，其数字信号最高可达125mhz、5ns脉宽，实现了多通道间的微秒级传输延迟以及纳秒级同步精度。同时，本发明提供的输入输出电路可集成到上位机或控制板卡内部，不需要额外单独的控制模块，简化了离子阱量子计算机的操作方式。
111.本发明还提供一种离子阱量子计算机控制系统，包括控制板卡、离子阱量子计算机和如前述实施例提供的离子阱量子计算机的输入输出电路；其中，离子阱量子计算机的输入输出电路的输入端与控制板卡通信连接、输出端与离子阱量子计算机电性连接，用于接收控制板卡下发的多路控制信号并将其转换为多路数字io信号，并将每路数字io信号进行电气隔离后输送到离子阱量子计算机的对应通道的激光光路切换开关，以控制对应通道的激光光路切换开关的通断。
112.上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。