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Reversible and Quantum Circuit Synthesis.

机译:可逆和量子电路综合。

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摘要

This thesis presents five major tools for the synthesis of reversible and quantum circuits. Quantum computation has the ability to solve several important problems significantly faster than its classical counterpart. Because of this promise, much research effort has been dedicated to discovering new quantum algorithms and technologies.;Quantum mechanics postulates that the time-evolution of quantum states is reversible. Thus, reversibility is a necessary condition for quantum computing. Hence, we propose an effective method and tool, called RMDDS, for synthesizing reversible circuits. Since the evolution of quantum states is determined by some primitive physical operations, quantum computers implemented in different physical systems have different cost. Therefore, we propose an optimized quantum gate library, called QGLVP, for various physical machine descriptions.;To enhance synthesis efficiency, we introduce QLib, a quantum module library, which contains scripts to generate quantum modules for many well-known quantum algorithms.;Since a quantum system inevitably interacts with the environment, this leads to error and consequent failure of computation. To address this problem, we propose FTQLS, a tool that synthesizes and optimizes fault-tolerant quantum circuits by using logic identity rules for various physical machine descriptions.;Finally, we present a tool, called PAQCS, for physical design-aware fault-tolerant quantum circuit synthesis. It effectively synthesizes quantum logic circuits into quantum physical circuits, targeting different physical machine descriptions and quantum error correction codes.
机译:本文提出了五种主要的可逆和量子电路合成工具。量子计算能够比传统方法更快地解决一些重要问题。由于这一希望,人们已经进行了大量的研究工作来发现新的量子算法和技术。量子力学假设量子态的时间演化是可逆的。因此,可逆性是量子计算的必要条件。因此,我们提出了一种有效的方法和工具,称为RMDDS,用于合成可逆电路。由于量子态的演化是由某些原始物理操作决定的,因此在不同物理系统中实现的量子计算机具有不同的成本。因此,我们为各种物理机器描述提出了一个优化的量子门库,称为QGLVP。为了提高合成效率,我们引入了量子模块库QLib,该库包含用于为许多众所周知的量子算法生成量子模块的脚本。由于量子系统不可避免地与环境相互作用,因此会导致错误并导致计算失败。为了解决这个问题,我们提出了FTQLS工具,该工具可以通过使用针对各种物理机器描述的逻辑标识规则来合成和优化容错量子电路。最后,我们提出了一个名为PAQCS的工具,用于感知物理设计的容错量子电路合成。它有效地将量子逻辑电路合成为量子物理电路,针对不同的物理机器描述和量子纠错码。

著录项

  • 作者

    Lin, Chia-Chun.;

  • 作者单位

    Princeton University.;

  • 授予单位 Princeton University.;
  • 学科 Computer engineering.
  • 学位 Ph.D.
  • 年度 2014
  • 页码 209 p.
  • 总页数 209
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

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