新型量子逻辑门的构造方法的研究与实现

发布时间：2021-08-03 18:29

　　量子计算机可看作是量子图灵机,量子图灵机则可等价于量子逻辑电路,量子电路是研究量子信息的主流模型。随着量子信息快速发展,量子电路越来越复杂,自动高效的设计出复杂量子电路的相关理论与方法也倍受关注。由于量子电路由各类量子门的组合与级联而成,量子门是实现量子计算的基础,所以量子门的最优化将直接影响着量子逻辑电路的整体优化程度。量子门分为量子逻辑门和量子非逻辑门,与量子逻辑门相比,量子非逻辑门能综合出更优的量子电路,因此量子非逻辑门的综合问题一直是人们研究的重点。虽然已经有了许多算法被提出,但绝大多数的综合算法还存在许多明显的不足。我们通过研究发现构造新型量子逻辑门,来避免直接使用量子非逻辑门,可以将此难题简化为较易解决的量子逻辑门的综合问题,从而来优化综合量子电路的整体结构。因此本论文对量子非逻辑门构造新型量子逻辑门及相关理论进行了深入研究和探索,主要研究工作及成果如下:（1）提出基于NCV量子门库的新型量子逻辑门的量子电路综合。由于控制平方根非门（CV,CVt）是非置换门,许多现有方法不能直接使用NOT门,CNOT门,控制平方根非门量子门库（NCV）综合最优3量子电路,关键是如何将NCV... 

【文章来源】：扬州大学江苏省

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－１受控非门??

陈赛新型量子逻辑门的构造方法的研宄与实现?２１??ＣＮＯＴ门。而第一个ＣＮＯＴ门有ｎ－１种情况，因为若其控制端在第一行中，那么其受控端??可以在后面ｎ－ｌ行中的任意一行。第二个ＣＮＯＴ门有ｎ－２种情况，因为若其控制端在第二??行那么其受控端可以在后面ｎ－２行中的任意一行，依此类推，最后一个ＣＮＯＴ门只有一种??情况，因为它控制端在第（ｎ－１）行，受控端在第ｎ行（最后一行）。所以一共有??（ｎ－ｌ）ｘ（？－２）ｘ．．．ｘｌ?＝?（／７－ｌ）！种电路结构。这些电路输出的最后一行都是相同的，但是这些电??路的其他线的输出却是不同的，因此存在（ｎ－１）！种不同的０２电路。??例如，构建一个（《?＋?１）｜？＝４?＝?５量子比特逻辑电路，那么Ｃ２电路需要０－１彳｜１＝４?＝?３个ＣＮＯＴ??门并且有（《－ｌ）！｜ｎ＝４?＝６种可能情况，如图３－２，但只有最后一个电路和它的镜像门是相等的，??在本文中，镜像门指的是一个门以其本身相反的顺序排列的量子门。??命题３在图３－１中，用ｇ，，ｇ２，…，ｇ？＋ｉｅ｛Ｖ，ｖＭ乍为参数的量子逻辑门框架有种２＂＋｜组合，但??是最多只有ｒ种不同功能的组合。??

?；?ｘ２?Ｘ｜?？?ｘ２?？?ｘ３?ｘ２?ｘ３?ｘｘ?？??图３－１４图３－１３的镜像门框架，并且与图３－１３的电路功能相同??［?Ｐ４＇３?ｉ??ａ?４－＃?１?ｊ?＃—?ａ??ｂ??ｆ—０?１?０．．．．．．?ｂ??ｃ?－ｊ?ｒ?０．．．．．．．．．了．．．．．｜（ｌ）?ｃ??ｄ?４￡ｖ｝［ｖ］——［ｖ］?｜ｙ＾］－｜?（ａｂ？ａｃ？ｂｃ）？ｄ??图３－１５仅使用２Ｘ２量子门来实现另一个更为复杂函数十ｄ的电路，该电路包括表??３－２中的Ｐ４＿２门??我们构建名为ＮＣＶ４的新型置换量子门库，包括ＮＯＴ门，ＣＮＯＴ门和ＣＶ／ＣＶＨ［１４Ｕ??图３－３框架是用４个门（Ｐ３＿ｌ，Ｐ３＿２，?Ｐ３＿３，?Ｐ３＿４），图３－１０框架是用了?８个门（Ｐ４＿ｌ，??Ｐ４＿２

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于控制K次平方根非门的类Toffoli门构造方法[J]. 李志强,冯小霞,陈汉武.  数据采集与处理. 2014(06)
[2]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[J]. 李志强,陈汉武,刘文杰,薛希玲,肖芳英.  电子学报. 2013(04)
[3]量子计算与量子逻辑门[J]. 苏晓琴,王金来,聂合贤,辛俊丽.  运城学院学报. 2009(05)
[4]量子计算机前瞻:量子门与量子电路模型[J]. 施教芳.  微电子技术. 2002(04)

硕士论文
[1]量子可逆逻辑电路的设计及优化[D]. 李彦成.华东交通大学 2014
[2]量子可逆逻辑电路的研究及设计[D]. 张满群.华东交通大学 2013



本文编号：3320118