四量子可逆逻辑电路快速综合算法

量子可逆逻辑电路综合是以较小量子代价自动构造所求量子可逆逻辑电路.本文提出了一种新颖高效的4量子电路综合算法,巧妙构造置换的最短编码,通过对量子电路进行特定拓扑变换,无损压缩n量子最优电路占用内存空间近2×n!倍,通过对已生成最优电路的双向级联,可使用多种量子门,采用最小长度标准,以极高效率生成较长的4量子电路,如率先生成基于控制非门、非门、Toffoli门库的全部前8层共3120218828个电路,还可快速综合任意长度不超过16的最优电路,并对4量子标准测试电路进行快速且全面的优化.

基于真值表演算的四量子电路综合方法

为了能以较小的代价高效地自动构造量子可逆逻辑电路,提出了一种新颖的四量子可逆逻辑综合方法.该方法首先将一个四量子电路的函数表示成真值表的形式;然后利用传统的递归思想,通过对换演算,将四量子电路映射函数的真值表分解成2块相互独立的三量子电路映射函数的真值表;再查找相应的最优三量子电路,直接生成相关电路;最后将对换运算的电路并入该电路,经过局部优化即可生成最终电路.分析结果表明,用该方法综合四量子电路能大幅减少TOF门的数量,平均需要15.74个TOF门,最多只需24个TOF门.同时该算法避免了穷举法所需的时空复杂度太大的问题,便于经典计算机实现.

多参数测量的分层量子态分享

融合了分层量子态分享及多参数测量思想,提出了一个研究不同最大纠缠量子信道的分层量子态分享可能性的新框架,并以4-粒子团簇态作为量子信道为例说明了该框架是可行的,指出该例是现有协议的推广。考虑到最大纠缠态的保持对现有技术的挑战,将上述框架推广到非最大纠缠信道的情形,且以4-粒子非最大纠缠团簇态为例,验证了这个推广框架用于研究不同非最大纠缠信道的分层量子态分享是可行的。进一步,分析了验证实例的成功概率(经典耗费)与测量参数或量子纠缠参数间的依赖关系,说明了可以根据量子信道的参数来调整测量基的参数,达到调节成功概率或经典耗费,满足真实世界中不同需求之目的。