面向下一代计算的可扩展量子可逆BCD加法器架构:提升速度与降低量子成本

量子可逆计算范式融合了量子力学与可逆计算原理,实现了信息无损处理。该范式支持具有更优可扩展性和更高计算效率的新一代计算架构。在这些架构中,十进制加法器是关键算术组件,尤其适用于金融和商业系统广泛采用的二进制编码十进制(BCD)运算。然而,现有可逆BCD加法器主要关注量子与可逆指标,忽视了延迟的关键影响,使得平衡优化成为重大挑战。本研究提出两种针对延迟和量子成本双重优化的可逆BCD加法器设计方案:其中一个方案采用十进制跳跃进位技术来降低整体延迟。通过使用可逆逻辑门,所提出的架构在保持完全可逆性的同时,高效执行BCD加法并实现必要的校正逻辑。评估结果表明,新设计方案在延迟方面最高实现85.12%的平均优化,量子成本最高降低30.75%,性能优于现有可逆BCD加法器。这些进展证明了该加法器在未来量子算术单元及可扩展可逆计算系统中的集成潜力。此外,对真实银行交易数据的分析也印证了BCD加法在精确高效货币计算中的实际价值与广泛应用。

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提交arXiv: 2025-12-01 17:06

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