基于L-ESOP约简的量子线性电路逻辑综合算法

摘要

为生成在门数指标上近最优的量子线性电路,提出一种基于L-ESOP表达式约简的量子线性电路逻辑综合算法.首先通过异或运算逐步将量子线性电路每个输出的L-ESOP表达式约简成fi=xi的恒等函数形式,算法执行过程中的每次异或运算均对应一个CNOT门,将这些CNOT门逆序排列便得到结果电路;为进一步降低门数,提出3种前瞻性启发式规则,将这些规则分别应用于算法的3个不同阶段,以最大幅度地减少后续异或操作次数为衡量指标选择算法相应阶段参与异或运算的L-ESOP表达式.实验结果表明,文中算法在综合量子线性电路时所需的CNOT门数少于其他算法,且这种优势随着线路数的增加越发明显,在生成100线电路时所需的平均门数较其他算法降低了21.69％;另外,该算法可在多项式时间内完成,在生成100线电路时平均耗时仅用71.55 ms.