量化研究方法的逻辑_基于变换的可逆逻辑电路量子代价优化方法

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３ 叶技 ２ ０ １ ４ 年 第 ２ ７ 卷 第１ ２ 期 　 Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎｉ ｃ 　 Ｓ ｃ ｉ ． ＆ Ｔｅ ｃ ｈ． ／Ｄｅ ｃ ．１ ５． ２ ０１ ４ 　 基 于变 换 的可 逆 逻 辑 电路 量 子 代 价 优 化 方 法　 方　 聪 ，赵 曙 光 ，夏 凯祥　 （ 东 华 大 学 信 息 科 学 与技 术 学 院 ，上 海 ２ ０ １ ６ ２ ０

） 　 摘 要　 电路优化是可逆逻辑综合的关键 问题。为解决可逆逻 辑 电路 优化 算法的复 杂度 高和 可伸 缩性 差 的问题 ， 　 文 中针对常见的以 Ｔ ｏ ｆ ｏ ｌ ｉ 为构件 的可逆逻辑电路 ，分析 归纳 了其 中相邻逻辑 门的关 系，提 出了该类 电路 中子 序列 的移　 动和化 简规则 ，进 而给 出了基于这些规则的可逆逻辑 电路优 化算法。并在 此基础上 ，提 出了利 用模 板 匹配法对 已被规　 则优化的电路进行深度优化的有效方法。通过 Ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ ｍ ａ ｒ ｋ的电路 测试 ，结果表 明 ，该方法 能够部 分减 少可逆 电路 的门 　 数 和 控 制 位 数 ，降 低 了构 建 可 逆 电路 的 代 价 。 　 关 键 词　 量 子 电路 优 化 ；可 逆 逻 辑 电路 ；模 板 法　 中图分类号 Ｔ Ｐ ３ ０ ２ ． ２ 　 文 献标 识码 Ａ 　 文章编号 １ ０ ０ ７— ７ ８ ２ ０ （ ２ ０ １ ４ ） １ ２—１ ６ ６—０ ４ 　 Ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ － ｂ ａ ｓ ｅ ｄ 　 Ａｐ ｐ ｒ ｏ ａ ｃ ｈ 　 ｔ ｏ 　 Ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ 　 ｏ ｆ 　 Ｑｕ ａ ｎ ｔ ｕ ｍ　 Ｃｏ ｓ ｔ 　 ｏ ｆ 　 Ｒｅ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｂ ｌ ｅ 　 Ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ 　 Ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｓ 　 Ｆ ＡＮＧ　 Ｃｏ ｎ ｇ， ＺＨＡＯ　 Ｓ ｈ ｕ ｇ ｕ ａ ｎｇ， ＸＩ Ａ　 Ｋａ ｉ ｘ ｉ ａ ｎ ｇ 　 （ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ 　 ｏ ｆ 　 Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ 　 Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ 　 ａ ｎ ｄ 　 Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｄ ｏ ｎ ｇ ｈ ｕ ａ 　 Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，，Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ 　 ２ ０ １ ６ ２ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ） 　 Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ 　 Ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ 　 ｏ ｆ 　 ｔ ｈ ｅ 　 ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ 　 ｉ ｓ 　 ｏ ｎ ｅ 　 ｏ ｆ 　 ｔ ｈ ｅ 　 ｋ ｅ ｙ 　 ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ 　 ｉ ｎ 　 ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｓ 　 ｏ ｆ 　 ｒ ｅ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｂ ｌ ｅ 　 ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ．Ｉ ｎ 　 ｖ ｉ ｅ ｗ 　 ｏ ｆ 　 ｔ ｈ ｅ 　 ｈ ｉ ｇ ｈ 　 ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｘ ｉ ｔ ｙ 　 ａ ｎ ｄ 　 ｐ ｏ ｏ ｒ 　 ｓ ｃ ａ ｌ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ 　 ｏ ｆ 　 ｔ ｈ ｅ 　 ｒ ｅ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｂ ｌ ｅ 　 ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ 　 ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ 　 ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ 　 ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ， ｗｉ ｔ ｈ 　 ｔ ｈ ｅ 　 ｍｏ ｓ ｔ 　 ｃ ｏ ｍｍｏ ｎ 　 ｒ ｅ — 　 ｖ ｅ ｒ

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