量子线路中的酉算子分解研究

由量子逻辑门构造的量子线路是实现量子计算的基础。从算子角度来看,量子逻辑门的数学本质是酉算子,研究任意量子门的酉算子分解问题是优化量子线路的关键。本文从Pauli门和Hadamard门这两类基本的逻辑门分析入手,首先拓展了Pauli门、Hadamard门与旋转算子的线路恒等式关系;随后基于具体的线路恒等式关系,对于量子线路中的任意单量子比特门分解结论,提出了更为直观、简便的证明方法。这些工作将有助于后续量子计算的数学本质刻画。

量子计算中旋转算子的相关性质

讨论了一些特殊量子门和旋转算子的关系。研究了T门和Hadamard门与Bloch球上的关于坐标轴的旋转算子之间的关系;得到了Hadamard门和相位门与一般旋转算子的关系;给出了任意单量子比特上酉算子关于旋转算子的一个分解形式,并给出了Hadamard门的一个漂亮的分解形式。