How many CNOT gates does it take to generate a three-qubit state ?
讨论了确定性地将一个三量子位纯量子态转换成另一个纯量子态所需的两量子位门的数目。我们表明，任何状态都可以准备从产品状态使用最多三个CNOT门，并且，从GHZ状态开始，只有两个足够。因此，任何三个量子位的状态都可以用最多四个CNOT门转换成任何其他状态。推广到其他两个量子位门也进行了讨论。
2007-11-26 quant-ph
Constructing three-qubit unitary gates in terms of Schmidt rank and CNOT gates
本文构造了Schmidt秩从一到七的三量子比特酉门，发现Toffoli和Fredkin门秩分别为二和四，并利用CNOT及局域门实现，揭示了CNOT门数量与Schmidt秩的联系。
2020-07-06 quant-ph
Linear Optical CNOT Gate in the Coincidence Basis
我们描述了光子量子比特的非确定性，符合基础，量子CNOT门的操作和公差。它完全由线性光学元件构成，只需要一个双光子源来演示。
2001-12-16 quant-ph
Shallower CNOT circuits on realistic quantum hardware
我们专注于CNOT电路在有限连接硬件上的深度优化。我们采用了来自Kendall等人的算法，该算法在线性最近邻（LNN）架构上最多实现$5n$深度的任何$n$ -量子位CNOT电路。我们的建议是一个块版本的Kendall等人。的算法是可扩展的与硬件中可用的交互的数量：我们有越多的交互越少的深度。我们得到更好的理论上界，我们提供了一个简单的实现算法。总的来说，我们在一些现实的量子硬件（如网格或梯子）上实现了CNOT电路的更好的深度复杂性。例如，可以在深度$4n$中执行网格上的$n$ -量子位CNOT电路。
2023-03-13 quant-ph
Implementation of a CNOT gate in two Rydberg atoms by the nonholonomic control technique
我们提出了一个示范性的应用程序的非完整控制方法，一个真正的物理系统组成的两个冷铯原子。特别是，我们展示了如何实现一个CNOT量子门在这个系统中通过一个受控的斯塔克场。
2005-07-12 quant-ph
Depth optimization of CNOT ladder circuits
Technical University of Crete（克里特理工大学）；NCSR Demokritos（德谟克利特国家研究中心）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；University of Southampton（南安普顿大学）
本文研究了CNOT阶梯电路的深度优化，通过交换线性增加的深度为常数深度，采用更宽的电路依赖于中间电路测量和经典控制操作，从而降低误差率。
2026-03-23 quant-ph
Quantum mechanical modeling of the CNOT (XOR) gate
我们把CNOT量子门看作是一种物理作用，即两量子比特系统在时间演化中的幺正性。这指向两个量子比特系统的相互作用哈密顿量的建模，这将对应于CNOT变换;分析自然地推广到Toffoli门。尽管相互作用哈密顿量的模型的非唯一性，分析区分，相互作用哈密顿量不违反任何全球（旋转）对称性。这迫使我们得出结论，两量子比特系统中的直接（非介导）相互作用不足以实现CNOT门。也就是说，为了能够成功地实现CNOT变换，需要中介体（即，与两个量子位交互的外部物理系统）。
1999-07-03 quant-ph
Algebraic Characterization of CNOT-Based Quantum Circuits with its Applications on Logic Synthesis
量子算法的指数级加速和当前CMOS工艺对未来设计技术的基本限制已经将注意力转向量子线路。本文研究了一类广泛的量子线路，即基于量子点的量子线路的矩阵描述。我们证明了基于hocT的电路的矩阵元素只能是0或1。此外，这种矩阵的列或行恰好有一个值为1的元素。此外，我们表明，这些规格可以用来合成基于hocT的量子线路。换句话说，引入了一种新的方案，使用一种新的基于量子的卡诺图扩展将矩阵表示转换为其SOP等价物。然后，我们应用基于搜索的方法将获得的SOP转换为基于hocT的电路。实验结果证明了所提出的概念的正确性。
2010-04-09 quant-ph
Can A Universal Quantum Cloner Be Used to Design an Experimentally Feasible Near-Deterministic CNOT Gate ?
我们提出了基于量子克隆器的非确定性CNOT门、基于单光子对单光子的全光路由的量子开关、双光子量子位双面光学微腔中的量子点自旋、延迟线等线性光学光子器件。我们的CNOT为量子计算电路提供了78%的保真度和直接有用的输出，并且不需要辅助量子位或电子自旋测量。
2018-11-14 quant-ph
Reducing the CNOT count for Clifford+T circuits on NISQ architectures
在将量子线路映射到物理层时，必须考虑底层硬件架构所施加的众多约束。物理量子位的连接性是一种这样的约束，其将诸如CNOT的两量子位操作限制为“连接的”量子位。交换门可以用来将逻辑量子比特放置在可接受的物理量子比特上，但是它们需要显著增加hocT计数。在本文中，我们考虑的问题，减少在Clifford+T电路的连接受限的架构，如嘈杂的中间尺度量子（NISQ）计算设备的hocT计数。我们“切片”的阿达玛门的位置的电路和“建立”的中间{CNOT，T}子电路使用斯坦纳树，显着改善以前的方法。我们比较了我们的算法的性能，同时将不同的基准电路和随机电路映射到一些众所周知的架构，如9-qubit正方形网格，16-qubit正方形网格，Rigetti 16-qubit Aspen，16-qubit IBM QX 5和20-qubit IBM Tokyo。与Qiskit和TKET转译器以及使用SWAP门相比，我们的方法给出了更少的hocT计数。假设NISQ电路实现中的大多数误差是由于CNOT误差引起的，那么我们的方法将允许电路可靠地实现比以前的方法多几倍的CNOT门。
2022-10-10 quant-ph
Robust CNOT gates from almost any interaction
在许多情况下，两个量子位之间的相互作用并不精确，但可以使用单个量子位操作。在本文中，我们展示了如何，无论两个量子位之间的相互作用的强度或形式的不完整的知识，它往往是可能的，以构建一个CNOT门，具有任意高保真度。特别是，我们表明，在固态Si和Ge结构的交换相互作用的强度振荡是可校正的。
2006-10-12 quant-ph
Low-overhead Magic State Circuits with Transversal CNOTs
针对横向CNOT实验进展下的容错计算魔态制备问题，本文通过可重编译简化连续多量子比特相位旋转电路的算法，构建了更低开销的CCZ、CS、T态容错电路，为相关容错计算提供支撑。
2025-10-28 quant-ph
Dual Non-local Cnot gate
本文提出一种高效的双非局域CNOT门实现协议，利用1个纠缠比特和局域操作，通过不保真度分析验证了在噪声低于阈值时能最优实现该门。
2023-11-15 quant-ph
CNOT circuit extraction for topologically-constrained quantum memories
量子计算机的许多物理实现施加了严格的存储器约束，其中2-量子位操作只能在晶格或图形结构中最邻近的量子位之间执行。因此，在计算可以在这样的设备上运行之前，它必须映射到物理架构上。也就是说，逻辑量子比特必须在量子存储器中被分配物理位置，并且电路必须被仅包含最近邻居之间的操作的等效电路所取代。本文给出了一种新的量子线路映射技术（又称量子电路映射）。路由），基于高斯消除约束到某些最佳生成树称为斯坦纳树。我们给出了一个参考实现的CNOT电路的技术，并表明它显着优于CNOT电路的通用例程。然后，我们评论该技术可以直接扩展到CNOT+Rz电路的合成，并作为修改最近提出的电路简化/提取程序的通用电路的基础上的ZX演算。
2019-05-26 quant-ph
Optimizing the number of CNOT gates in one-dimensional nearest-neighbor quantum Fourier transform circuit
量子硬件的物理限制通常需要最近邻量子比特结构，其中需要两个量子比特门来构造最近邻量子线路。然而，与单量子位门相比，双量子位门被认为是量子线路的主要成本，因为它们的错误率高。受控非门是与单量子比特门一起实现通用量子线路的典型双量子比特门。在这项研究中，我们构建了一个量子傅里叶变换（QFT）的一维最近邻电路，这是最常用的量子算法之一。与以前的研究相比，我们的方法减少了约60%的CNOT门的数量的n量子比特一维最近邻QFT电路。此外，我们还证明了我们对一维最近邻电路的结果可以应用于量子幅度的估计。
2022-08-30 quant-ph
The exact lower bound of CNOT-complexity for fault-tolerant quantum Fourier transform
本文研究容错量子傅里叶变换的CNOT门复杂度精确下界，提出数值与解析结合的算法精确计算T门最小数量，证明T门复杂度下界问题为NP完全，并给出横向实现方案及在精度10^{-2}下的CNOT精确下界。
2024-09-04 quant-ph
Simplifying Quantum Circuits via Circuit Invariants and Dressed CNOTs
量子编译算法将作用于$\nb$量子位的任意$2^\nb$酉矩阵分解（精确地，没有近似）为一系列初等运算（SEO）。有许多可能的方法可以将酉矩阵分解为SEO，其中一些分解的长度比其他的更短（更有效）。找到一个最佳的（最短的）分解是一个非常困难的任务，这不是我们在这里的意图。一个不那么雄心勃勃，更可行的任务是找到优化SEO小部分的方法。把这些方法称为分段优化。分段优化涉及用具有较少hocT的等效电路替换小量子线路。如果两个电路中的一个乘以某些外部局部运算等于另一个，则称这两个电路是等效的。电路之间的这种等价关系有它自己的类函数，我们称之为电路不变量。Dressed hocT是标准hocT的简单但非常有用的概括。在讨论了电路不变量和缀饰hocT之后，我们给出了简化2-qubit和3-qubit电路的一些方法。我们包括本文软件（用Octave/Matlab编写），用于检查本文中提出的许多算法。
2006-06-07 quant-ph
Bosonic CNOT gates with Quantum Interrogation
提出了一种基于量子探询和玻色粒子扩展的线性光学量子计算模型的原子离子CNOT门方案。我们展示了粒子碰撞的可能性如何提供通用量子门所需的强相互作用。提出了两种原子光学方案。与以前的方案不同，这些门同时是非破坏性的，对任意输入都有效，并且可以在无损情况下以接近统一的概率工作。数据被编码到位置模式中，并且门只需要基本的原子光学元件，这可能会使量子计算机实现更简单。
2008-04-09 quant-ph
Error Rate of the Kane Quantum Computer CNOT Gate in the Presence of Dephasing
我们研究了Kane固态量子计算机体系结构中CNOT运算的错误率。自旋哈密顿量被用来描述系统。移相被包括为系统的密度矩阵的非对角元素的指数衰减。使用可用的自旋回波衰减数据，CNOT误差率估计为约10^{-3}。
2004-04-26 quant-ph
Interaction-Free Measurement applied to Quantum Computation: a New CNOT Gate
在本文中，我们提出了一个新的研究方向，实现量子控制非门的基础上被称为“无相互作用测量”的技术，其中量子比特是两个能级原子（或离子）和信息从一个量子比特到另一个量子比特介导的激光在叠加的$π$和$2π$脉冲。我们调查这样的门的优点和局限性，并讨论可能的适用性。
2001-09-20 quant-ph
Dynamically Correcting a CNOT Gate for any Systematic Logical Error
我们推导出一组复合脉冲序列，产生CNOT门和纠正所有系统误差的逻辑子空间内的任意顺序。这些序列适用于任何两量子比特相互作用哈密顿量，并且除了在操作的时间尺度上是恒定的之外，对潜在的噪声机制没有任何假设。我们确实假设可以访问无错误的单量子比特门，因此单量子比特门的缺陷最终限制了可实现的保真度。然而，由于单量子位门在实践中通常具有比双量子位门高得多的量子数，因此这些脉冲序列为广泛的耦合量子位系统提供了有用的动态校正。
2017-04-10 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
Dynamic Qubit Routing with CNOT Circuit Synthesis for Quantum Compilation
本文提出PermRowCol算法，在量子编译中动态重映射逻辑量子比特以路由CNOT门，相比Steiner-Gauss和RowCol减少输出CNOT数量，并可推广至Clifford+T电路及相位多项式综合。
2023-11-15 quant-ph
CNOT gate by adiabatic passage with an optical cavity
本文提出了一种在光学腔中利用绝热通道构造CNOT门的方案。与先前提出的方法相反，该技术不是基于分数绝热通过，这需要控制两个脉冲幅度的比率。此外，该技术构成了一个消相干的方法，在这个意义上，自发发射和腔阻尼是避免的，因为动态遵循暗态。
2005-09-27 quant-ph
Optimization of CNOT circuits on limited connectivity architecture
CNOT电路是量子计算系统中量子比特纠缠的关键器件。然而，有噪声的中间尺度量子（NISQ）设备的量子比特连通性受到其{有限连通性架构}的约束。为了提高NISQ器件上CNOT电路的性能，我们研究了有限连接结构下CNOT电路尺寸/深度的优化问题。我们提出了一种方法，可以优化任何$n$ -量子比特CNOT电路$O\left(\frac{n^2}{\log δ}\right)$的大小在任何连通图的最小度$δ$，并证明了这个界限是最优的正则图。对于近期的稀疏连接结构，我们还提出了一种方法，可以优化任何$n$ -量子比特CNOT电路的大小低于$2n^2$。数值实验表明，我们的方法性能优于国家的最先进的结果。具体来说，我们提出了一个例子来说明我们的算法的适用性。对于当前量子器件中常用的网格结构，我们证明了任何$n$ -量子位CNOT电路的深度可以在具有某些辅助量子位（ancillas）的$n$中被优化为线性。实验结果表明，该方法与现有的所有方法相比，有显着的改善。我们还在五量子比特IBMQ器件上测试了我们的算法，实验表明，与IBM映射方法相比，我们的算法优化电路的测量结果对噪声具有更强的鲁棒性。
2023-02-02 quant-ph
Dressed-state scheme for a fast CNOT gate
利用一种高可行性的缀饰态方案，在腔QED系统中实现了一个快速CNOT门，该方案大大加快了量子系统的绝热布居转移。腔QED系统由两个完全相同的五能级原子组成，它们分别被囚禁在由光纤连接的两个光学腔中。利用量子芝诺动力学原理，采用三步六脉冲构造了CNOT门。由于不需要考虑绝热条件，而且所有脉冲的开关都是平滑的，因此该方案在实验上是快速可行的。数值模拟表明，构造CNOT门的平均保真度相当高，门操作时间相对较短。利用主方程讨论了该方案对原子自发发射保真度和腔中光子泄漏的影响，结果表明该方案对退相干具有较强的鲁棒性。
2016-08-17 quant-ph
Generalization of CNOT-based Discrete Circular Quantum Walk: Simulation and Effect of Gate Errors
我们研究了通用量子计算中随机游走的对应问题，以及它们在标准量子线路中的实现。量子行走最近已经得到了很好的研究与某些神谕图遍历。我们的研究重点是遍历一个1-D图，即一个圆，并展示如何实现离散的循环量子行走的量子线路构建的通用CNOT和单退出门。我们回顾了基本的量子门和电路分解，并提出了一个推广的版本的所有CNOT基于量子离散循环行走。我们在IBM量子超级计算机London IBM-Q上用5个量子比特模拟了这些电路。该量子计算机具有基于超导量子比特的非完美门，因此我们分析了误差对Walker电路保真度的影响。
2020-05-05 quant-ph
Automated Method for Building CNOT Based Quantum Circuits for Boolean Functions
在本文中，我们讨论了一种有效的技术，可以实现任何给定的布尔函数作为一个量子电路。该方法使用最少数量的辅助量子比特将布尔函数的真值表转换为对应的量子电路。我们给出了一些电路与这种技术合成的例子。该技术的一个直接结果是一种将任何经典数字电路转换为经典可逆形式的新方法。
2003-04-14 quant-ph
Construction of controlled-NOT gate based on microwave-activated phase (MAP) gate in two transmon system
我们在实验上构造了一个三维腔中两个超导transmon量子比特之间的受控非门的全微波方案。我们的cNOT门是基于微波激活相位（MAP）门，这需要一个额外的过程来补偿MAP门操作期间的累积相位。我们利用微波双曲正割脉冲在两个具有适当旋转角的量子比特上应用Z轴相位门，并通过两个量子比特的量子过程层析成像（QPT）来评估所构建的cNOT门的门性能。最后，我们提出了使用cNOT门的Deutsch-Jozsa算法的实验实现。
2018-08-11 quant-ph
The statistics of the entanglement changes generated by the Hadamard-CNOT quantum circuit
本文研究了Hadamard-CNOT电路在描述双量子比特系统的一般态（纯态或混合态）$ρ$上产生的形成纠缠$ΔE$的变化.我们数值研究了获得不同$ΔE$值的概率，假设初始状态根据Zyczkowski { \it et al.} [Phys.Rev.A { \bf 58}（1998）883]。
2002-10-08 quant-ph
Asymmetry of CNOT gate operation in superconducting transmon quantum processors using cross-resonance entangling
受控非（CNOT）门通常包含在量子处理器的标准门集中，并提供了纠缠量子比特的重要方式。对于使用交叉共振纠缠技术的固定频率量子位，使用较高频率量子位来控制较低频率量子位能够比使用较低频率量子位作为控制短得多的纠缠时间。因此，当实现需要由较低频率量子位进行逻辑控制的CNOT门时，编译器可以通过使用等效电路来实现该功能，例如将Hadamard门放置在由较高频率量子位控制的CNOT门之前和之后的两个量子位上。然而，由于实现方式取决于哪个量子位是控制，因此自然会出现关于实现方式的相对性能的问题。我们已经在IBM Q网络上使用量子处理器探索了这一点。使用的基本电路包括创建贝尔状态的操作，然后是逆操作，以便在没有错误的情况下将量子位返回到其初始状态（Hadamard + CNOT + barrier + CNOT + Hadamard）。电路深度是不同的使用倍数的这个基本电路。观察到的不对称的最终状态的错误，随着电路的深度增加。不对称的强度和方向是唯一的，但对于每对测试的耦合量子位来说是可重复的。这一观察结果表明，CNOT实现中的不对称性应该针对感兴趣的量子位进行表征，并纳入电路转译中，以获得特定计算的最佳精度。
2020-09-02 quant-ph
An Error Model for the Cirac-Zoller CNOT gate
在离子阱量子计算的框架下，我们开发了一个表征实验现实的缺陷，可能会影响CNOT门的Cirac-Zoller实现。CNOT操作通过应用具有适当频率和偏振的五个激光脉冲的协议来执行。激光脉冲协议利用辅助水平，其不完美的实现导致影响CNOT操作的酉误差以及非酉误差。我们提供了这样的缺陷，这是物理现实，从来没有被认为是最好的，我们的知识的表征。我们的表征表明，不完美的激光脉冲必然会导致信息从状态的泄漏，这些状态应该单独由理想的门转换成实验实现所利用的辅助状态。
2009-09-21 quant-ph
Optimal synthesis of the Fredkin gate in a multilevel system
一个三量子比特的Fredkin门的最佳成本是5个两量子比特的纠缠门，而当限制到受控非（CNOT）门时，开销攀升到8。通过利用更高维的希尔伯特空间，我们将三量子比特Fredkin门的成本从8个hocTs降低到5个最近邻hocTs。我们还提出了一个具有2n+3个hocTs和2n个单量子操作的n控制量子比特Fredkin门的构造。最后，我们设计了光子结构中的确定性和非确定性三量子比特Fredkin门。非确定性三量子比特Fredkin门的成本进一步降低到4个最近邻hocT，并且这种门的成功由单光子探测器预示。我们的见解弥合了理论下限和目前最好的结果之间的差距的n量子比特量子计算。
2020-04-07 quant-ph
A near deterministic linear optical CNOT gate
我们展示了如何使用多个单光子源，线性光学，光子数分辨量子非破坏探测器和前馈来构建一个近确定性的CNOT。这种门不需要使用其他实现中常见的大规模纠缠态，并且只需要一个辅助光子就可以非常有效地利用资源。该门的关键元件是非破坏探测器，其使用弱交叉克尔非线性效应来有条件地在相干探测器上产生相移，如果光子存在于信号模式中。然后可以使用高效的零差检测来测量这些潜在的相移。
2004-08-31 quant-ph
Approximate separation of quantum gates and separation experiments of CNOT based on Particle Swarm Optimization algorithm
Ying设想使用两个或多个小容量量子计算机通过量子并行编程产生更大容量的量子计算系统（[M. S. Ying，Morgan-Kaufmann，2016]）。这样做的主要障碍是将整个电路中的量子门分开，以产生局部门的张量积。已经表明，存在很少的可分离的多体量子门，所以近似分离问题涉及到找到近似于给定的不可分离门的局部量子门。我们提出并研究了一个基于量子门保真度的多体门近似分离问题。对于给定的多部门和局部门，我们的结论是，较小的是任意一对特征值的产品之间的最大距离，更大的是他们的门保真度。这提供了近似分离的标准。最后，我们讨论了CNOT门的最佳近似分离。
2022-01-15 quant-ph
Predictions on the execution of a CNOT gate of the reverse of the arrow of time
本文基于IBM量子计算机逆转时间之箭的应用，预测CNOT门若朝向未来执行则过去也已被执行，从而为逆因果性提供支持。
2023-09-18 quant-ph
A complete transformation rule set and a minimal equation set for CNOT-based 3-qubit quantum circuits (Draft)
我们为基于受控非（CNOT）的量子线路引入了一个完整的变换规则集和一个最小方程集。使用这些规则，计算相同布尔函数的量子线路被简化为相同的标准形式。因此，我们可以通过比较它们的正规形式来容易地检验电路的等价性。通过将Knuth-Benchmark完备化算法应用于Iwama等人2002年引入的一组修改的18个方程，我们获得了一个完整的转换规则集（即，一组具有“终止”和“汇合”性质的变换规则）。我们的转换规则集由114条规则组成。此外，我们发现了一个最小的组合方程的初始方程组。
2013-05-07 quant-ph
CNOT-count optimized quantum circuit of the Shor's algorithm
针对Shor算法整数分解中代价最高的常量模指数运算，提出最小化CNOT门数量的改进量子电路，精确估计分解n位整数的CNOT数量为217n³/log₂n+4n²+n，并分析了离子阱量子计算机上的运行时间与可行性。
2021-12-21 quant-ph
Realization of a photonic CNOT gate sufficient for quantum computation
我们报告的第一个实验演示的量子控制非门不同的光子，这是经典的前馈。在实验中，我们仅使用线性光学、纠缠辅助光子对和后选择实现了这一目标。本实验所发展的技术对于利用线性光学进行量子信息处理具有重要意义。
2004-04-20 quant-ph
CNOT gates in inductively coupled multi-fluxonium systems
研究四诱导耦合多通量onium系统中CNOT门的性能，通过调整频率抑制旁观者误差，实现低错误率的量子计算
2025-12-12 quant-ph
Circular CNOT Circuits: Definition, Analysis and Application to Fault-Tolerant Quantum Circuits
这项工作提出了一种量子线路形式主义的扩展，其中量子比特（线路）是圆形的而不是线性的。量子线路的从左到右的解释被圆形表示所取代，该圆形表示允许选择执行门的起始点和方向。该表示支持所有的电路后，计算初始量子门列表的循环置换。两个电路，其中一个具有作为另一个的循环置换的门列表，将实现不同的功能。主要问题出现在可扩展的量子计算的上下文中，其中多个子电路用于构建更大的容错电路：相同的循环表示可以被多个子电路使用吗？循环电路足以构建完全由量子位初始化、CNOT门和量子位测量形成的计算通用容错电路。循环CNOT电路建模的主要结果是，推导出的布尔表示允许定义一组方程的$X$和$Z$稳定器转换。通过一组定义良好的步骤，可以将初始方程简化为一组稳定器变换，给出一系列穿过环形电路的切口。
2016-04-11 quant-ph
Quantum teleportation of an elemental silicon nanophotonic CNOT gate
研究首次在硅纳米光子芯片上实验演示了CNOT门的量子隐形传态，利用局域操作与共享纠缠实现了非局域量子门，各项保真度均超83%，为大规模分布式量子计算提供了可扩展路径。
2025-07-22 quant-ph
p-SWAP: A Generic Cost-Effective Quantum Boolean-Phase SWAP Gate Using Two CNOT Gates and the Bloch Sphere Approach
本研究提出通用低成本的p-SWAP量子布尔相位交换门，仅用2个CNOT门，通过布洛赫球方法几何选取可定制相位p，相较标准SWAP门实现约23%量子成本降低与26%深度缩减。
2025-03-24 quant-ph
HOPPS: Hardware-Aware Optimal Phase Polynomial Synthesis with Blockwise Optimization for Quantum Circuits
HOPPS通过分块优化策略优化量子电路中的CNOT计数和深度，提升量子电路的保真度。
2025-11-24 quant-ph
Experimental realization of a quantum CNOT gate for orbital angular momentum and polarization with linear optical elements
我们提出并实验证明，一个马赫-曾德尔干涉仪组成的偏振分束器和五棱镜的地方的一个反射镜工作作为一个线性的光量子控制非（CNOT）门。为了执行信息处理，光子的偏振和轨道角动量（OAM）分别充当控制和目标量子位。读出过程很简单，在检测之前只需要一个线性偏振器和一个三角形衍射孔径。实验的可行性和稳定性使本建议成为未来实现光量子计算协议的有价值的候选者。
2018-07-16 quant-ph
Benchmarks for approximate CNOTs based on a 17-Qubit Surface Code
可扩展和容错的量子计算将需要纠错。这将需要不断测量多量子比特的可观测量，使用大量的CNOT门来实现。事实上，实际上由容错设备执行的所有操作都将是这些hocT，或等效的双量子位控制操作。因此，重要的是要为这些门制定明确量化其在这项任务中的有效性的基准。在这里，我们开发这样的基准，并证明他们的使用，将它们应用到一系列不同的实现控制门和一个特定的量子纠错码。具体来说，我们考虑自旋量子位限制到量子点，直接耦合或通过浮栅实现最小的17量子位实例的表面码。我们的研究结果表明，在门保真度的小差异可以导致表面码的性能的大的差异。这表明门保真度通常不是代码性能的良好预测器。
2018-10-14 quant-ph
Deterministic CNOT Gate on electron qubits using quantum-dot spins in double-sided optical microcavities
提出了一种在静态电子自旋量子比特上构造确定性CNOT门的方案，该方案允许在固态系统中进行确定性可扩展的量子计算，其中，量子比特由被限制在双面光学微腔中的带电量子点中的过剩电子表示，而单光子则起媒介作用.此外，我们的装置可以工作在弱耦合和强耦合制度，但只有当侧漏腔损耗的比例是低的实现高的结晶度。最后，我们评估该设备的可行性，并表明它可以实现与当前的技术。
2012-06-08 quant-ph
Replacing Two Controlled-U's with Two CNOTs
我们给出了一个简单的封闭式公式，我们称之为紧缩恒等式，用于将任何具有两个受控U（和一些1-qubit旋转）的2-qubit电路转换为只有两个hocT（和一些1-qubit旋转）的等效电路。我们还给出了两个有趣的应用紧缩恒等式，一个是“打开和关闭一个缺口”的量子线路，其他的CS分解的2-qubit运营商。
2005-09-15 quant-ph
Deterministic CNOT gate and entanglement swapping for photonic qubits using a quantum-dot spin in a double-sided optical microcavity
提出了一种确定性和可扩展性的方案，利用量子点（QD）自旋在双面光学微腔中构造两量子比特的受控非（CNOT）门，实现光子量子比特之间的纠缠交换.该方案是基于自旋选择性光子从腔的反射，可以实现在一个非破坏性和预示的方式。我们评估该计划的可行性，并表明该计划可以在弱耦合和强耦合制度。该方案为长距离光量子通信和分布式量子信息处理开辟了广阔的前景。
2013-09-02 quant-ph
Optimal Layout-Aware CNOT Circuit Synthesis with Qubit Permutation
Aarhus University（奥胡斯大学）
本文研究允许量子比特置换和布局限制的CNOT电路最优综合，通过编码为规划、SAT和QBF问题，在基准测试中实现CNOT数量最多减少56%、深度最多减少46%。
2024-08-08 cs.AI quant-ph
A Cost-Effective Quantum Boolean-Phase SWAP Gate with Only Two CNOT Gates
本文提出一种仅用两个 CNOT 门的 p-SWAP 量子门，通过 Bloch 球方法设计，在 IBM 量子计算机上相比标准 SWAP 门实现约 23% 成本降低和 26% 深度缩减，兼具相位与布尔应用通用性。
2025-07-23 quant-ph
Implementation of a generalized CNOT gate between fixed-frequency transmons
我们已经嵌入了两个固定频率的Al/AlO $_{\textrm{x}}$ /Al transmons，与地面激发跃迁频率为6.0714 GHz和6.7543 GHz，在一个单一的三维铝腔与一个基模为7.7463 GHz。腔和每个transmon之间的强耦合导致26 MHz的有效量子位-量子位耦合强度和每个量子位的跃迁频率的-1 MHz色散位移，这取决于另一个量子位的状态。利用全微波SWIPHT（Speeding up Waveforms by Inducing Phases to Harmful Transitions）技术，我们演示了两个量子比特之间的广义控制非（CNOT）门的操作，并对该器件的门时间$τ_g= 907$ ns进行了优化。使用量子过程层析成像，我们发现，门保真度为83%-84%，略低于预期的87%的保真度从弛豫和失相的transmons在门时间。
2018-10-18 quant-ph
Improving photon detector efficiency using a high-fidelity optical CNOT gate
光学量子计算的一个重要问题是效率低下或不准确的光电探测器。可以使用CNOT门来改进检测器，方法是制造一个大的猫态，然后测量该状态下的每个量子位。在本文中，我们开发了一个代码，比较五种不同的方案进行多次测量，其中一些是能够检测到的损失，其中一些没有。我们探索了这些方案中的每一个在存在不同错误的情况下如何执行，并推导出一个公式来找出量子比特丢失的概率是多少，值得检测丢失，以及在什么概率下这只会导致比丢失引入更多的错误。
2015-01-07 quant-ph
Bias-preserving cat-cat CNOT gate via vacuum-conditional beam-splitter
Amazon Center for Quantum Computing（亚马逊量子计算中心）；Institute for Quantum Information and Matter, California Institute of Technology（加州理工学院量子信息与物质研究所）；Thomas J. Watson, Sr., Laboratory of Applied Physics, California Institute of Technology（加州理工学院托马斯·J·沃森Sr.应用物理实验室）；NVIDIA Corporation（英伟达公司）
研究猫量子比特逻辑操作中噪声偏差难维持问题，提出通过真空条件分束器实现保偏猫猫 CNOT 门的相干方案，仅依赖酉操作，能避免现有方案非理想性，有望在特定条件下实现兆量子比特 regime 的逻辑存储。
2026-08-05 quant-ph
