中性原子量子计算的高效图像重建架构

近年来,中性原子量子计算机(NAQCs)因其长相干时间和良好的可扩展性备受关注。其主要缺陷之一在于相对耗时的控制开销,其中关键环节是单个原子的探测与状态测量——每个计算周期至少需执行一次荧光成像及后续图像分析。为缩短这一过程的时间消耗,该研究团队提出了一种面向光镊基NAQC的高度并行原子探测加速方案。在现有方案基础上,该设计结合算法级优化与现场可编程门阵列(FPGA)实现,通过最大化并行度显著缩减图像分析耗时。在Xilinx UltraScale+ FPGA平台上,该方案仅需115微秒即可完成256×256像素图像(对应10×10原子阵列)的分析处理。相较于原始CPU基准方案及优化后的CPU版本,该工作分别实现了约34.9倍和6.3倍的重建速度提升。此外,这项研究也为构建基于FPGA的NAQC全集成控制系统提供了技术支撑。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-03-03 16:40

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