量子科技中心_量科网

中性原子量子计算机（NAQC）是最具前景的量子计算平台之一。在计算过程中，控制和测量单个原子及其量子态通常需要多次成像与图像分析流程，这往往成为最耗时的环节，并显著延长整体运算周期。为解决这一难题，该研究团队提出了一种面向镊子基NAQC系统的高度并行化原子检测加速方案。该方案基于现有量子态重构方法，将算法级优化与现场可编程门阵列（FPGA）硬件实现相结合，以最大化并行处理能力并缩短图像分析耗时。研究人员针对FPGA实现过程中的多项挑战提出了创新解决方案：通过引入预取机制提升系统可扩展性，定制总线传输协议以支持超大带宽需求。在Xilinx UltraScale+ FPGA平台上的测试表明，该设计仅需115微秒即可完成256x256像素荧光图像分析，较原始CPU方案和优化后的CPU基准分别实现34.9倍和6.3倍的加速效果。值得注意的是，该加速器能在不同尺寸原子阵列下保持稳定的资源利用率，为构建可扩展、全集成化的NAQC-FPGA控制系统提供了重要技术支撑。