王艺臻, 管致锦,2*, 管海宇

(1 南通大学信息科学技术学院, 江苏 南通 226019;2 江苏省专用集成电路重点实验室, 江苏 南通 226019)

0 引 言

量子电路综合源于对量子计算机的研究。随着量子信息技术的发展,量子逻辑综合的问题得到越来越多的关注。在量子电路逻辑综合问题的研究中,不只是为了找到量子电路有效的级联方法,同时还要求综合结果中尽可能找到实现量子电路具有的最低量子代价和最少量子门数。

在量子计算技术实现过程中,受到诸多实际限制。流行的一些量子技术要求只有相邻的量子位才能产生相互影响[1],量子位被约束到沿着某一阵列,并且仅在相邻位置之间的量子位彼此交互,这种结构称为线性最近邻(Liner nearest neighbor,LNN)[2]结构。

为了满足量子技术的LNN 约束,构建LNN 架构的量子电路。迄今为止,已有几种将非LNN 架构量子电路转化为LNN 架构量子电路的方法[2-5]。在非LNN 架构的量子电路中可以通过添加交换门以达到目标位和控制位相近邻的目的,或使用换线操作来构造线性最近邻结构的量子电路,Chakrabarti 等[3]运用寻求最短路径的方法对量子电路线顺序的重排序来求解LNN 架构的量子电路。为了降低由于线性最近邻增加的量子代价,Saeedi 等[4]提出了一种模板匹配的思路以消除量子电路中的冗余交换门,达到减少量子电路的量子代价的目的;对于在非LNN 架构的量子电路中,通过添加大量的交换门使其转换为线性最近邻架构的量子电路中,在此过程中优化交换门的数量也是降低量子代价的方法之一。……