一种MCT门量子可逆线路分解与优化方法

为提高可逆线路中MCT门的分解和优化效率,提出了一种MCT门的优化分解方法,根据该方法得出MCT分解模板并验证了正确性。基于该模板给出了相应的分解与优化算法,算法对MCT门分解出的Toffoli线路进行分类,使用优化分解模板将其分解为NCV线路。该算法的时间复杂度为O(m),优于传统算法的复杂度O(m2)。通过对控制位m∈{3,10}的MCT门与Benchmark可逆线路的实验,验证了该算法优化和分解的有效性。

基于新型量子逻辑门库的最优NCV三量子电路快速综合算法

许多量子电路综合算法由于指数级时间与空间复杂度,只能用可逆逻辑门综合3量子逻辑电路,仅有少数算法实现用量子非门,控制非门,控制V门与控制V+门(NCV)综合3量子逻辑电路,主要方法是将电路综合问题简化为四值逻辑综合问题.本文提出用NCV门构造新型量子逻辑门库,该库与NCV门库在综合最优3量子逻辑电路上等价,因此又可将四值逻辑综合问题进一步简化为更易求解的二值逻辑综合问题,使用基于完备Hash函数的3量子电路快速综合算法,快速生成全部最优的3量子逻辑电路,以最小代价综合电路的平均速度是目前最好结果Maslov2007的近127倍.

基于NCV门库的可逆逻辑门进化设计与优化

提出和实现了一种基于遗传算法的可逆逻辑门的设计方法。其特点是预先求出并存储所需功能的可逆逻辑门的真值表,并对NCV基本门库中的控制V门,控制V+门,控制非门,非门进行编码,通过这些基本门的级联,构成染色体暨可逆逻辑门,在逐代进化中按照既定逻辑功能和优化目标进行适应度评估,再利用遗传换代中的选择,交叉,变异等功能进行遗传操作,进而找到功能和性能均符合预定目标的可逆逻辑门。实验结果证明,此方法的可行性、有效性,与传统手工设计可逆逻辑门相比,其在求解速度和能力方面有显著提高。

基于NCV门的量子电路故障的检测与定位

为了确保基于:NCV门库的量子电路的正确性和有效性,给出了量子电路故障定位树的生成算法和量子电路黑盒检测算法来定位量子电路中的门丢失故障。该故障定位树算法去除约98%的无用输出向量,提取输出表中有效的输入向量以及对应的故障输出向量,逐层生成故障定位树。结合量子电路黑盒检测算法对量子电路进行故障定位时不需要访问输出表就能够有效定位量子电路中的丢失门。对benchmaxks部分电路进行实验,结果验证了该算法定位单故障门的有效性。

线性最近邻量子电路状态分析及最优逻辑综合

综合量子电路时必须考虑量子电路实现时的约束与限制。某些量子技术中只允许物理上相邻的量子比特有相互作用,实现时必须采用线性最近邻架构。通常通过添加交换门使任意一个量子门的控制位与目标位相近邻,并保证电路的功能不受影响。在分析电路中量子比特状态的基础上,提出了一种新的线性最近邻量子电路构造方法。结果表明:对于所有40320个三比特量子电路,提出方案比已有方案的量子代价优化了约30%。