Synthesis of Reversible Functions Beyond Gate Count and Quantum Cost
迄今为止，已经提出了许多可逆逻辑和量子逻辑的综合方法。然而，它们中的大多数生成电路相对于简单的度量，即门计数或量子成本。另一方面，为了物理实现可逆和量子硬件，存在额外的约束。在本文中，我们描述了在为各自的目标技术合成可逆和量子逻辑时应该考虑的超出门数和量子成本的成本度量。我们表明，一个综合方法的评价可能会有所不同，如果额外的成本。此外，一个新的成本度量，即最近邻成本（NNC），这是由现实的物理量子体系结构，被详细考虑。我们讨论如何现有的合成流程可以扩展到生成最佳电路相对于NNC，同时仍然保持量子成本小。
2010-04-26 quant-ph
Reversible Logic Circuit Synthesis
可逆或信息无损电路在数字信号处理、通信、计算机图形学和密码学中有应用。它们也是新兴的量子计算领域的基本要求。我们研究的可逆电路，采用最少数量的门，不包含冗余的输入输出线对（临时存储通道）的合成。我们建设性地证明，每一个偶置换可以实现没有临时存储使用非，CNOT和TOFFOLI门。我们描述了一种算法的最佳电路的合成和研究的可逆功能的三根电线，报告分布的电路尺寸。我们研究了可逆电路的电路分解，其中相同类型的门彼此相邻。最后，在量子计算的一个重要应用中，我们合成了Grover搜索算法的预言机电路，并显示出比以前提出的合成算法有显着改进。
2003-02-27 quant-ph
Asymptotically optimal synthesis of reversible circuits
本文提出一种算法，使用不超过O(2^n n/log n)个基本门实现任意n线可逆电路，证明了其匹配2003年提出的下界，从而解决了可逆电路综合渐近最优性的开放问题。
2024-11-16 quant-ph
Comparison of the Cost Metrics for Reversible and Quantum Logic Synthesis
提出了一种确定由量子非门、量子控制非门、量子控制V门和量子控制V+门组成的最佳三线电路的宽度优先搜索方法。结果是简单的门计数和技术驱动的成本指标。最佳的NCV电路也比较NCV电路从最佳的非，CNOT和Toffoli（NCT）门电路。这里提出的工作提供了基本的结果和动机继续研究的直接综合的NCV电路，并建立在不同的电路成本指标的功能实现之间的关系。
2006-02-04 quant-ph
A Single Universal n-bit Gate for Reversible Circuit Synthesis
在文献中已经提出了许多包含多于一种门类型的通用可逆库。如果在电路结构中使用单个门类型，则可逆电路的实际实现容易得多。本文提出了一种可逆n位门，它是通用的可逆电路综合。所提出的门是可扩展的，根据电路的大小。该文件表明，使用所提出的门的合成电路的大小与使用3-in/out可逆电路的混合可逆库的合成电路的大小相当。
2013-06-05 cs.ET quant-ph
Efficient Synthesis of Linear Reversible Circuits
在本文中，我们考虑使用C-NOT门库的n线线性可逆电路的电路综合。这些电路是一类重要的可逆电路，可应用于量子计算。以前的算法，基于高斯消去和LU分解，在最坏情况下产生O（n^2）门电路。然而，信息论的界限表明，这可能会减少到O（n^2/log n）门。我们提出了一种算法，是最佳的乘法常数，以及Theta（log n）倍比以前的方法。虽然我们的结果主要是渐近的，模拟结果表明，即使相对较小的n，我们的算法是更快，比标准方法产生更有效的电路。一般来说，我们的算法可以被解释为一个矩阵分解算法，产生一个渐近有效的分解成一个产品的基本矩阵的二进制矩阵。
2003-02-03 quant-ph
Synthesis and Optimization of Reversible Circuits - A Survey
可逆逻辑电路在历史上一直受到低功耗电子学理论研究以及密码学和计算机图形学中位操作变换的实际改进的推动。最近，可逆电路作为量子算法的组件以及在光子和纳米计算技术中引起了人们的兴趣，其中一些开关器件不提供信号增益。生成可逆逻辑的研究区分了电路综合、综合后优化和技术映射。在这次调查中，我们回顾算法的范例-基于搜索，基于循环，基于转换，和BDD-以及具体的可逆合成算法，精确和启发式。最后，我们概述了可逆和量子逻辑合成中的关键开放挑战，以及最常见的误解。
2013-03-20 cs.ET quant-ph
A Study of Optimal 4-bit Reversible Toffoli Circuits and Their Synthesis
可逆函数的最优综合是一个非平凡的问题。计算这种电路的主要限制因素之一是可逆函数的绝对数量。即使将合成限制为4位可逆函数，也会导致巨大的搜索空间（16！{ \approx } 2^{44}函数）。仅这样一个搜索的输出，仅计算列出每个函数的Toffoli门所需的空间，就需要超过100 TB的存储空间。在本文中，我们提出了两个算法：一个，合成任何4位可逆规范的最佳电路，另一个，合成所有的最佳实现。我们采用了几种技术，使问题易于处理。我们报告的结果，从几个实验，包括合成的所有最佳的4位排列，合成的随机4位排列，最佳合成的所有4位线性可逆电路，合成现有的基准函数，我们组成的列表中最难的排列合成，并显示最佳电路的分布。我们进一步说明，我们提出的方法可以扩展到通过报告LNN最优可逆电路，以适应物理约束。我们的研究结果在可逆和量子线路的设计和优化，测试电路综合性能，并在量子信息处理领域进行实验具有重要意义。
2012-01-31 cs.ET quant-ph
Ancilla-free synthesis of large reversible functions using binary decision diagrams
可逆函数的综合是近十年来的一个研究热点。由于几乎所有提出的方法都依赖于指数大小的表示（如真值表和置换），它们不能有效地应用于具有超过15个变量的可逆函数。在本文中，我们提出了一种基于Young子群的无辅助合成方法，使用符号函数表示，可以有效地实现与二元决策图（BDD）。因此，该算法不仅允许合成大型可逆函数，而无需添加额外的线，称为辅助线，而且与现有方法相比，还导致电路显着更小。
2014-08-18 cs.ET quant-ph
Depth-Optimized Reversible Circuit Synthesis
本文讨论了在有限相互作用量子技术中同时减少可逆电路的电路深度和综合成本的问题。我们开发了一种基于周期的合成算法，该算法使用负控制和栅极线之间的有限距离。为了提高电路的深度，引入了一种新的并行结构，在合成之前，从输入规格中提取一组不相交的循环并将其分配到一些子集中。每个子集的循环在不同的附属物集合上独立地合成。因此，可以通过不同的合成方法来合成每个不相交的集合。我们的分析表明，在线性最近邻结构的可逆电路的最佳最坏情况下的综合成本提高所提出的方法。我们的实验结果表明，该方法的有效性，以减少成本和电路深度的几个基准。
2012-08-27 cs.ET quant-ph
Fault Tolerant Synthesis of Reversible Circuits
可逆计算在速度、功耗和计算能力方面已经成为传统计算的可能的低成本替代方案。为了在可逆计算中实现可靠的电路，提供容错是必要的。文献中提出了许多故障模型，容错技术（如奇偶保持）和测试方法。本文利用两个可逆门的奇偶保持特性，提供低成本的基于奇偶保持的容错。为了扩展可逆电路的在线可测性，提出了用Peres门代替的方法。并对MCF的Swap门和Fredkin门的在线测试能力进行了验证。最后，开发了一个工具，实现了上述所有替换，并将任意可逆电路转换为基于奇偶保持的容错电路。
2015-01-16 cs.ET quant-ph
Almost Optimal Synthesis of Reversible Function in Qudit Model
本文提出了一种在 qudit 模型中高效合成可逆函数的方法，通过 Θ(d) (n - 1)-qudit 子电路实现渐近最优，并利用 O(n d^n) 个门和单个 ancilla 实现渐近紧致的合成。
2025-12-01 quant-ph
Linear Nearest Neighbor Synthesis of Reversible Circuits by Graph Partitioning
可逆电路中的线性最近邻（LNN）综合已经成为量子计算技术实现中的一个重要问题。我们的目标是获得一个最小的门成本的LNN架构。由于实现最佳综合是一个困难的问题，探试法已被提出在最近的文献。在这项工作中，我们提出了一个基于图分割的方法，LNN合成电路成本降低。特别地，将给定的门级量子电路转换为其等效LNN配置所需的SWAP门的数量被最小化。我们的算法确定了单控制和多控制门的量子位线索引的重新排序。实验结果表明，与相关研究工作相比，多控制Toffoli（MCT）基准电路库的目标量子比特的放置在门数和量子门成本上有显著减少。
2012-12-27 cs.ET quant-ph
Reversible Logic Synthesis by Quantum Rotation Gates
提出了一种基于旋转的可逆逻辑综合框架。我们开发了一个规范的表示基于二元决策图，并引入运营商来操纵开发的表示模型。此外，提出了一种递归函数双分解方法来自动综合给定的函数。虽然布尔可逆逻辑是特别解决的，我们的框架构造中间量子态，可能是在叠加，因此我们结合可逆布尔逻辑和量子计算的技术。所提出的方法的结果，在二次门数的多控制Toffoli门没有辅助，量子进位纹波加法器的线性深度，量子复用器的准线性大小。
2013-03-23 cs.DS cs.ET quant-ph
Evolutionary Quantum Logic Synthesis of Boolean Reversible Logic Circuits Embedded in Ternary Quantum Space using Heuristics
Tohoku University（东北大学）；Portland State University（波特兰州立大学）
实验证明，用高阶逻辑实现通用量子门在技术上和实践上都是可行的。我们提出了一种并行遗传算法，该算法可以综合布尔可逆电路，该电路由不同基的量子点上的各种量子门实现。为了使合成电路的中等规模的更高的基数量子空间，我们进行了实验，使用GPU加速遗传算法。使用加速GA，我们比较启发式改进的变异过程的基础上，成本最小化，自适应成本的原始和改进由于Baldwinian与拉马克GA。我们还描述了各种健身功能配方，允许各种实现众所周知的通用布尔可逆或量子概率电路。
2011-07-18 cs.AI quant-ph
Cayley graphs and analysis of quantum cost for reversible circuit synthesis
我们提出的凯莱图的理论作为一个框架来分析门计数和量子成本所造成的可逆电路合成。在可逆逻辑综合文献中已经提出了几种方法，考虑不同的库，其门与某些凯莱图的生成集相关联。在凯莱图中，两个顶点之间的距离对应于最佳电路大小。凯莱图直径的下界也是使用相应门库的任何算法的最坏情况的下界。本文研究了对称群$S_{2^n}$上的两个Cayley图：第一个Cayley图由广义Toffoli门的生成集定义，记作$I_n$;第二个Cayley图由多控制Toffoli门的生成集定义，记作超立方体Cayley图$H_n$.这两个Cayley图具有度$n2^{n-1}$和阶$2^n!$。Maslov，Dueck和Miller提出了一种可逆电路综合，我们用Cayley图$I_n$来建模。提出了一种基于Cayley图$H_n$的多控制Toffoli门综合算法，该算法具有$(n-1)2^{n}+1$多控制Toffoli门的上界.另外，Cayley图$H_n$的直径给出了$n2^{n-1}$的一个下界.
2012-09-14 cs.DM quant-ph
A Library-Based Synthesis Methodology for Reversible Logic
本文提出了一种基于库的可逆电路综合方法，其中可逆规范被认为是由一组循环组成的置换。为此，引入了预合成优化步骤，以从不可逆函数构造可逆规范。此外，一个基于循环的表示模型被用作中间格式，在建议的综合方法。选定的中间格式用作所有潜在表示模型的焦点。为了合成给定的函数，使用包含七个构建块的库，其中每个构建块是长度小于6的循环。为了合成大的周期，我们还提出了一个分解算法，它产生所有可能的最小和不等价的因式分解为一个给定的周期长度大于5。所有分解都包含最大数量的不相交圈。生成的分解结合使用一种新的循环分配算法，提出了基于图匹配问题，以选择最佳的可能的循环对。然后，通过使用库的可用组件来合成每一对。分解算法与循环分配方法一起被认为是一种结合方法，该方法为每个循环从库中选择一个构建块。最后，一个综合后的优化步骤被引入到优化的综合结果方面的不同的成本。
2010-04-10 cs.ET quant-ph
A Scalable Synthesis Algorithm for Reversible Functions
本文提出一种基于变换和Quine-McCluskey算法改编的可扩展可逆电路精确综合方法，结合搜索空间缩减技术，显著减少T门层数，适用于NISQ硬件。
2025-04-25 cs.ET cs.PF quant-ph
Reversible Circuit Synthesis Using a Cycle-Based Approach
可逆逻辑在包括信号处理、密码学和量子计算在内的各种研究领域都有应用。在本文中，直接NCT为基础的合成一个给定的$k$ -循环在一个基于循环的合成方案进行检查。为此，提出了一组七个构建块，揭示了直接合成给定置换以降低量子成本和平均运行时间的潜力。为了合成一个给定的大周期，我们提出了一个分解算法，从输入规范中提取建议的构建块。然后，介绍了一种综合方法，它使用的积木和分解算法。最后，一个混合的合成框架，建议使用建议的周期为基础的合成方法结合最近的NCT为基础的合成方法之一，这是基于里德-穆勒（RM）光谱。详细分析了该综合方法的时间复杂度和有效性。我们的分析表明，所提出的混合框架导致更好的量子成本在最坏的情况下相比，以前提出的方法。所提出的框架总是收敛，通常合成一个给定的规格非常快的合成算法相比。此外，基准函数的量子成本平均提高了20%（最好的情况下为55%）。
2010-12-27 cs.ET quant-ph
A framework for reversible circuit complexity
可逆单目标门是Toffoli门的推广，Toffoli门是描述综合算法的有用形式化表示，但对于基于某些技术的实际实现来说过于通用。有一个指数下限上所需的Toffoli门的数量来实现任何可逆的功能，但是，也有一个线性上限上的数量的单目标门，可以证明使用一个建设性的证明，基于以前提出的合成算法。由于单目标门可以映射到级联的Toffoli门，这种综合算法提供了一个有趣的框架可逆电路复杂性。本文激励这个框架，并说明了第一个可能的应用程序的基础上。
2014-07-22 cs.ET quant-ph
Reversible Logic Synthesis with Minimal Usage of Ancilla Bits
在过去的几十年里，可逆逻辑吸引了许多研究兴趣，特别是由于它在量子计算中的应用。在从基本门构造可逆门时，辅助位通常用于消除对特定基本门集合生成的门类型的限制。由于有无限的辅助位，许多门（如Toffoli和Fredkin）成为通用可逆门。然而，辅助钻头的实现可能是昂贵的，因此使最小化必要的辅助钻头的问题成为一个实际的主题。本论文探讨使用单一基底闸及少量辅助位元之可逆逻辑综合问题。两个基地门进行了讨论：3位Toffoli门和原始的3位Fredkin门的变化。有三个主要结果与这两个门相关联：i）可变Toffoli门可以使用1个辅助位生成所有n位可逆门，ii）可变Toffoli门可以不使用辅助位生成所有n位可逆门，这些n位可逆门是偶数排列，iii）Fredkin门可以使用1个辅助位生成所有n位保守可逆门。在本文之前，一般普遍性的最佳已知结果需要三个基本门，保守普遍性的最佳已知结果需要5个辅助位。第二个结果是平凡最优的。对于第一个和第三个结果，我们明确证明了它们的最优性：变化的Toffoli不能生成所有n位可逆门，而不使用任何额外的输入线，和Fredkin门不能生成所有n位保守可逆门，而不使用额外的输入线。我们还探讨了一个更强的版本的第二个逆引入一个新的概念，称为借来的位，并证明了Fredkin门不能生成所有n位保守可逆门没有辅助位，即使有无限数量的借来的位。
2015-06-10 cs.ET quant-ph
Gaussian Elimination versus Greedy Methods for the Synthesis of Linear Reversible Circuits
线性可逆电路代表可逆电路的一个子类，在量子计算中有许多应用。这些电路可以通过经典计算机有效地模拟，并且它们的大小受量子位数的多项式限制，使它们成为部署有效方法以降低计算成本的良好候选者。我们提出了一个新的算法，通过使用高斯消除算法的优化版本，再加上一个调谐LU分解合成任何线性可逆算子。我们还提高了纯贪婪方法的可扩展性。总的来说，在随机算子上，我们的算法改进了针对特定问题大小范围的最先进方法：自定义高斯消除算法为大问题大小（n > 150）提供了最佳结果，而纯贪婪方法在n < 30时提供了准最优结果。在可逆函数的基准测试中，我们设法显着减少CNOT计数和电路的深度，同时保持其他重要指标（T计数，T深度）尽可能低。
2022-01-17 cs.ET quant-ph
SyReC Synthesizer: An MQT tool for synthesis of reversible circuits
可逆电路形成了许多有前途的新兴技术的支柱，例如量子计算，低功耗/绝热设计，编码器/解码器设备和其他一些应用。近年来，这种电路的可扩展综合得到了极大的关注。在这项工作中，我们提出了SyReC合成器，可逆电路的硬件描述语言SyReC的基础上的合成工具。SyReC允许在高抽象级别上描述可逆功能。所提供的SyReC合成器然后以按钮方式实现此功能。相应的选项允许在所需的电路信号/线路的数量（相关的，例如，对于量子计算，其中每条电路线对应于一个量子位）和相应所需的门（对应于电路的成本）。SyReC合成器是一个开源的软件包，作为慕尼黑量子工具包（MQT）的一部分，可在https://github.com/cda-tum/syrec上获得。
2022-12-12 cs.AR cs.ET quant-ph
A complete set of transformation rules for reversible circuits
School of Computer Science and Engineering, Sun Yat-sen University（中山大学计算机学院）
本文提出首个完整的可逆电路变换规则集，通过规范电路表示证明了规则的完整性，确保任意可逆电路可通过规则转换为规范形式。
2026-02-13 quant-ph
Boolean Matching Reversible Circuits: Algorithm and Complexity
本文首次研究可逆电路的布尔匹配问题，证明在输入取反与置换下的等价性可量子多项式时间求解，实现设计自动化的量子指数加速，并给出输入输出同时取反下的不可能性结果。
2024-04-18 quant-ph
Synthesis of Binary-Input Multi-Valued Output Optical Cascades for Reversible and Quantum Technologies
本研究拓展基于群论的分解方法，设计二输入奇素数多值输出的光量子级联电路，提出局部简化变换并给出任意n变量输入、k值输出函数的门数上界。
2024-12-14 cs.ET math.GR quant-ph
Optimal Synthesis of Multi-Controlled Qudit Gates
我们提出了一个线性尺寸的综合的多控制Toffoli门的qudits与最多一个借来的辅助。这一个附属物甚至可以在qudit维度为奇数时保存。我们的合成导致在qudits上实现的各种量子算法的改进。特别是，我们得到（i）一个线性尺寸和一个干净的辅助合成的多控制qudit门;（ii）一个最佳尺寸和一个干净的辅助合成的酉qudit上;（iii）一个接近最佳的尺寸和辅助免费/一个借用的辅助实现的经典可逆函数qudit门。
2023-03-23 quant-ph
Design Automation and Design Space Exploration for Quantum Computers
部署量子线性系统算法和最近的量子模拟算法的主要障碍在于难以找到用于使用现有手工编码方法的算术的廉价可逆电路。受可逆逻辑合成的最新进展的启发，我们使用经典的设计自动化流程和工具合成算术电路。经典和可逆逻辑综合的组合使得能够从众所周知的硬件描述语言（例如Verilog）开始自动设计可逆逻辑中的大型部件。作为我们的方法的原型例子，我们自动生成高质量的网络的倒数$1/x$，这是必要的量子线性系统算法。
2016-12-02 cs.ET quant-ph
A finite alternation result for reversible boolean circuits
我们说一个n位的可逆布尔函数的交替深度为d，如果它可以写成d个可逆布尔函数的顺序复合，每个可逆布尔函数只作用于顶部n-1位或底部n-1位。此外，如果n-1位上的函数是偶数，我们称之为偶数交替深度。我们证明了n ≥ 4位的偶数可逆布尔函数的交替深度至多为9，偶数交替深度至多为13。
2017-09-10 cs.ET quant-ph
Logic Synthesis for Quantum Computing
我们提出了一个综合框架，将逻辑网络映射成用于量子计算的量子线路。综合框架是基于LUT网络（查找表网络），它在传统的逻辑综合中起着关键作用。在LUT网络中的LUT和可逆网络中的可逆单目标门之间建立连接允许我们将常规逻辑合成与用于量子计算的逻辑合成桥接，尽管存在几个基本差异。我们称我们的综合框架基于LUT的分层可逆逻辑综合（LHRS）。LHRS的输入是一个经典逻辑网络，输出是一个量子网络（用Clifford+ $T$门实现）。该框架提供了权衡量子比特的数量与量子门的数量。在第一步中，导出仅由单目标门组成的初始网络，并且已经完全确定了最终量子网络中的量子位数。然后使用不同的方法将每个单目标门映射到Clifford+ $T$门，同时旨在最佳地使用可用资源。我们证明了我们的方法在自动合成IEEE兼容的浮点网络的有效性，以双精度。由于许多量子算法以科学模拟应用为目标，它们可以充分利用浮点运算组件。但由于缺乏对这些组件的量子线路描述，很难为这些算法找到一个现实的成本估计。我们的综合基准提供了成本估计，允许量子算法设计者为大量量子算法提供第一个完整的成本估计。因此，基准测试和更一般的LHRS框架是实现理解哪些量子算法在第一代量子计算机中实用的目标的重要一步。
2017-06-08 cs.ET quant-ph
Memory-Optimal Sequential Synthesis of Multimode Gaussian Transformations
North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）
本研究针对模块化量子计算架构中多模高斯变换，确定最小内存成本并构建最优顺序协议，开发贪心方法识别高效发射顺序，为通用连续变量量子计算模块间通信提供资源高效方案。
2026-09-07 quant-ph
Reducing Quantum Cost in Reversible Toffoli Circuits
近年来，可逆电路综合得到了广泛的研究。长期以来一直没有解决的问题之一是4位电路中门数（GC）的精确最小化。最后，去年开发了一种实用工具，用于为任何4变量函数找到最佳门数Toffoli网络。然而，在4位电路中，量子成本（QC）的精确最小化方面还没有做太多的工作。本文介绍了上述工具在降低4位可逆电路QC中的应用。它示出，基准和从最近的出版物中采取的设计，它是可能的，以获得高达74%的储蓄与以前已知的电路相比，在QC。
2011-10-20 cs.ET quant-ph
Heuristic and Optimal Synthesis of CNOT and Clifford Circuits
University College London（伦敦大学学院）
本研究针对CNOT与Clifford电路，提出最优、A*及贪心三类综合算法，可最小化两量子比特门数量或电路深度，经基准测试性能优于现有方法，相关算法已在GitHub仓库开源。
2026-09-09 quant-ph
Rule-Based Optimization of Reversible Circuits
可逆逻辑在各种研究领域都有应用，包括低功耗设计和量子计算。本文提出了一种基于规则的可逆电路优化方法，该方法在优化过程中同时使用正负控制Toffoli门。为此，提出了一套去除非门和优化具有公共目标门的子电路的规则。为了评估所提出的方法，最好的报告合成电路和最近的合成算法，使用阴性和阳性对照的结果。我们的实验揭示了所提出的方法在优化合成电路的潜力。
2010-04-11 cs.ET quant-ph
Minimization of AND-XOR Expressions with Decoders for Quantum Circuits
Department of Electrical and Computer Engineering, Portland State University（波特兰州立大学电气与计算机工程系）
本文提出利用解码器的AND-XOR表达式最小化方法，通过三层电路合成减少量子电路的量子成本。
2026-01-05 quant-ph
An Algorithm for Reversible Logic Circuit Synthesis Based on Tensor Decomposition
The Affiliated Institue of ETRI（ETRI附属研究所）
本文提出基于张量分解的可逆逻辑电路综合算法，通过将n位置换映射转化为张量并迭代缩减规模，减少$C^2\\!X$门使用，实现可逆逻辑电路的高效综合。
2026-07-31 cs.ET cs.LO quant-ph
Reversible Logic Based Concurrent Error Detection Methodology For Emerging Nanocircuits
可逆逻辑在量子计算、量子点元胞自动机和光计算等新兴纳米技术中有着广阔的应用前景。可逆逻辑电路中导致输出多位错误的故障很难检测，因此在文献中，研究人员仅基于奇偶保持逻辑解决了导致输出单位错误的故障的在线测试问题。在这项工作中，我们提出了一种方法，在可逆逻辑电路的并发错误检测，以检测故障，可能会导致多位错误的输出。该方法是基于可逆逻辑的逆性质，并被称为“逆和比较”的方法。通过使用可逆逻辑的逆属性，所有的输入可以在输出处再生。因此，通过比较原始输入与再生输入，可以检测可逆电路中的故障。最小化垃圾输出是可逆逻辑设计与综合的主要目标之一。我们表明，所提出的方法在'垃圾'可逆电路的结果。作为该方案的应用，设计了一个可同时检测输出端多位错误的可逆全加器。最后，我们展示了所提出的并发错误检测方案在量子点元胞自动机（QCA）新兴纳米技术中的应用。
2011-01-21 cs.AR quant-ph
Reversible circuit compilation with space constraints
我们开发了一个框架，资源高效的编译成较低级别的可逆电路的高级程序。我们的主要重点是优化由此产生的可逆网络的内存占用。这是由于在可预见的未来量子比特的可用性有限。我们应用三种主要技术来保持所需的量子位的数量小，当计算经典的，不可逆的计算通过可逆网络：首先，只要有可能，我们允许编译器使用就地函数来修改一些变量。其次，引入了一种中间表示，允许跟踪程序内的数据依赖关系，从而允许尽早清理量子位。这实现了对可逆电路的“垃圾收集”的模拟。第三，我们使用所谓的卵石游戏的概念，在空间限制下将不可逆的程序转换为可逆的程序，允许数据被删除，并在需要时重新计算。我们介绍REVS，一个可逆电路的编译器，它可以将函数式编程语言F#的一个子集翻译成Toffoli网络，然后可以在LIQui中进一步解释|>，一种用于量子计算的领域特定语言，也嵌入到F#中。我们讨论了一些测试案例，说明我们的方法，包括可逆的SHA-2和其他加密哈希函数，可逆整数运算，以及在经典电路合成中使用的组合电路的测试台的实现的优势。与Bennett的方法相比，REVS可以将空间复杂度降低$4$或更多，同时仅适度增加电路大小以及编译可逆网络所需的时间。
2015-10-01 cs.ET quant-ph
Faster Quantum Number Factoring via Circuit Synthesis
实现Shor的量子数分解算法的一个主要障碍是模幂电路的大尺寸。我们减少了这个瓶颈定制可逆电路的模乘个人运行的肖尔算法。我们的电路合成程序利用乘法运算符的频谱特性，并从适当的GCD算法的执行轨迹构造优化电路。从经验上讲，门数减少了4-5倍，电路延迟减少了更大的因素。
2013-01-15 cs.DS cs.ET quant-ph
Link-middle-cut lower bounds for Clifford circuit synthesis
Kvantify
本文扩展LMC框架至Clifford电路，提出可计算下界并证明对量子比特置换紧致，且作为A*启发式可提升最优性证明能力。
2026-09-14 quant-ph
Resource-Efficient Synthesis of Sparse Quantum States
Université Paris-Saclay, Inria, CNRS, ENS Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学、Inria、CNRS、巴黎萨克雷高等师范学院）；IRT SystemX（系统X工业研究院）
提出一种合成稀疏量子态的算法，通过将问题分解为广义W态合成和经典可逆置换电路，并利用自适应Clifford电路替换Toffoli门，实现了线性非Clifford门数，T门数达到最优。
2026-10-20 quant-ph
Coherent Rollout Oracles for Finite-Horizon Sequential Decision Problems
Independent Researcher
本文提出一种相干展开预言，通过可逆电路分析，实现有限时间序贯决策问题的高效解决，结合可逆转换和谓词评估电路，给出多项式规模的相干展开预言，并验证其在最佳臂流水线中的应用。
2026-04-28 cs.DS quant-ph
Optimization of Clifford Circuits
研究了Clifford电路的优化综合，并将所得结果应用于量子线路的窥孔优化。我们报告最佳电路的所有Clifford操作多达四个输入。我们进行窥视孔优化的Clifford电路与文献中发现的多达40个输入，并证明减少约50%的门的数量。我们将我们的方法扩展到线性可逆电路，部分指定的Clifford函数的最优综合，以及具有五个输入的输入/输出置换的最优Clifford电路。结果发现他们的应用在随机基准协议，量子纠错，和量子线路优化。
2013-11-10 cs.ET quant-ph
Decoding techniques applied to the compilation of CNOT circuits for NISQ architectures
目前量子编译器的建议需要线性可逆电路的合成和优化，其中包括CNOT电路。由于这些电路代表了运行整个量子线路的成本的重要部分，因此我们的目标是减小它们的尺寸。在本文中，我们提出了一个新的算法综合的CNOT电路的基础上解决的伴随式解码问题。我们的方法解决了理想硬件的情况下，所有到所有的量子比特连接和短期量子设备的情况下，有限的连接。对于这两种情况下，我们提出的基准表明，我们的算法优于现有的算法。
2022-01-17 cs.ET quant-ph
