Elementary gates for ternary quantum logic circuit
本文研究了三值量子逻辑电路的基本门。提出了三值控制X（TCX）门或三值控制Z（TCZ）门作为二元四元组基本门，它在任意二元四元组门的辅助下具有通用性。它简单、高效、易于实现。基于Cartan分解，我们还给出了四分之一基本门。然后研究了几种重要的三值门的综合，并讨论了它们的物理实现方案。最后，我们将这些基本门推广到更一般的量子情形，从而为二值和多值量子线路的综合提供了统一的描述。
2012-04-25 quant-ph
Optimizing T gates in Clifford+T circuit as $π/4$ rotations around Paulis
在这项工作中，我们介绍了一种新的电路优化技术，以减少T门的数量在Clifford+T电路处理T门共轭的Clifford门作为$\fracπ{4}$ -旋转周围的泡利运营商。测试的基准测试显示高达$71.43\%$和T计数的平均$42.67\%$减少，两者都超过了报告的最佳性能。我们的算法的最坏情况下的复杂度是$O(nk^2)$，其中$n$是量子比特的数量和$k$是在原始Clifford+T电路的T门的数量。
2019-03-29 quant-ph
Learning shallow quantum circuits with many-qubit gates
本文提出首个计算高效的平均情形算法，用于学习含多量子比特门的浅 QAC$^0$ 电路，并证明所得酉算子可多对数深度综合。
2025-06-09 quant-ph
Optimal number of parametrized rotations and Hadamard gates in parametrized Clifford circuits with non-repeated parameters
本研究提出一种低复杂度高效算法，可最优缩减参数不重复的参数化Clifford电路中的参数化旋转门数量，同时证明既有Hadamard门优化流程对该类电路的最优性，算法在少内部Hadamard门的电路中效率突出。
2024-07-10 quant-ph
Optimal two-qubit quantum circuits using exchange interactions
海森堡交换相互作用是实现非局部（即，多量子位）量子门。我们考虑由交换作用实现的$(SWAP)^α$门和单量子比特门组成的量子线路。用三个$(SWAP)^α$门和六个单量子位门构造了一个通用的双量子位量子线路。我们进一步表明，三个$(SWAP)^α$门不仅是足够的，但必要的。由于已知需要六个单量子位门，因此我们的通用双量子位电路在{ \em both} $(SWAP)^α$和单量子位门的数量方面是最优的。
2005-07-15 quant-ph
Universal quantum circuit for n-qubit quantum gate: A programmable quantum gate
量子计算由于其在多项式时间内解决经典NP问题的潜力而引起了人们的广泛关注。因此，人们对建造量子计算机的兴趣越来越大。其中一个基本步骤是实现能够实现给定幺正运算的量子线路。这个任务已经解决了使用分解的酉矩阵在更简单的，直到达到量子线路只有单量子比特和hocTs门。通常目标是找到能够解决给定问题的最小量子线路。在这篇文章中，我们走了一个不同的方向。我们提出了一个通用的量子线路，它可以通过正确设置参数来实现任何特定的量子线路。换句话说，我们提出了一种可编程的量子线路。这开启了构建一个真正的量子计算机的可能性，在同一个硬件中可以实现几个不同的量子操作。提出的配置和它的光学实现进行了讨论。
2006-05-29 quant-ph
Finding Broken Gates in Quantum Circuits---Exploiting Hybrid Machine Learning
目前量子逻辑门的实现可能是高度错误的，并引入错误。为了纠正这些错误，有必要首先识别故障门。我们展示了一个程序，以诊断门故障发生在电路中使用的混合量子和经典的K-近邻（KNN）机器学习技术。我们使用诊断电路和选定的输入量子位来完成这个任务，以获得一组输出状态和参考状态之间的保真度。然后，可以存储电路的结果以用于经典的KNN算法。我们在数值上证明了在具有超过30个门和多达9个量子位的电路中定位故障门的能力，准确率超过90%。
2020-01-29 quant-ph
Nonunitary quantum circuit
将量子线路推广到非幺正电路，其组成部分是由量子测量控制的非幺正门。结果表明，一种特殊类型的单量子比特非幺正门，受控非门以及所有的单量子比特幺正门构成了非幺正量子线路的通用门集，而不需要引入辅助量子比特.一个反向测量方案被用来提高成功的非酉门操作的概率。以量子与非门和Abrams Lloyd非线性门为例进行了分析。我们的非幺正电路可以用来减少量子比特的开销，以确保容错量子计算。
2005-04-06 quant-ph
A universal quantum circuit for two-qubit transformations with three CNOT gates
我们考虑通过CNOT门和单量子比特幺正门实现两量子比特的幺正变换。我们表明，通过一个明确的量子线路，连同本地门三个CNOT门是必要的和足够的，以实现任意幺正变换的两个量子比特。我们还确定了两个量子比特门的子集，可以执行只有两个CNOT门。
2003-08-04 quant-ph
Optimal quantum circuit synthesis from Controlled-U gates
从几何方法，我们推导出所需的任意控制酉门的最小数量的应用程序来构建一个通用的量子线路。一个新的分析施工过程中，提出并证明是最优或接近最优。这一结果可以推广到提高任意纠缠门构造通用量子线路的效率。具体来说，对于受控非门和双受控非门，我们开发了简单的分析方法来构造具有三种应用的通用量子线路，这是最不可能的。
2003-08-29 quant-ph
Quantum Gates and Circuits
本文回顾了量子逻辑门思想产生于可逆布尔门理论的历史。我强调量子XOR或受控NOT作为量子计算的基本两位门。这个门在量子纠错网络中起着核心作用。
1997-05-07 quant-ph
Quantum Circuit Optimization Based on Dynamic Grouping and ZX-Calculus for Reducing 2-Qubit Gate Count
本文提出一种结合动态分组、ZX演算引导搜索、延迟感知布局与模拟退火的量子电路优化方法，在基准测试中平均减少18%双量子比特门，最多优于经典方法25%。
2025-07-19 quant-ph
Efficient High-Dimensional Quantum Circuit Synthesis: From Multi-Controlled Gates to Isometries and Quantum Channels
Institute for Advanced Study in Mathematics, Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学高等研究院）；School of Mathematics, Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学数学学院）
研究多控制门的量子电路合成，提出有效方案减少基本门数量，改进了现有复杂度界限，给出等距变换和量子通道的电路构造，首次提出特定条件下单控制门合成方案并建立理论下限。
2026-08-19 quant-ph
Variational Quantum Algorithm based circuit that implements the Toffoli gate with multi inputs
本文提出两种变分量子算法，仅用单量子比特门和CNOT门实现多输入Toffoli门，并通过Hilbert-Schmidt内积和可观测量期望值构造代价函数，利用PennyLane完成优化。
2023-05-30 quant-ph
Characterisation of individual gates using twirling circuits
Research Centre for Quantum Information, Institute of Physics, Slovak Academy of Sciences（斯洛伐克科学院物理研究所量子信息中心）；Institute for Quantum Science and Technology, University of Calgary（卡尔加里大学量子科学与技术研究所）；Department of Physics, Lakehead University（湖首大学物理系）
本文提出利用扭动电路对单个量子比特门进行精确表征，无需随机门平均，提升随机基准测试技术。
2026-01-17 quant-ph
Constructing quantum circuits with global gates
有各种各样的门集合可以用来描述量子计算。在量子计算的文献中特别流行的门集合由任意单量子比特门和2量子比特CNOT门组成。然而，CNOT门并不总是可以在给定的物理量子计算机上实现的自然多量子位相互作用，需要将这些CNOT门转换为本机门集合的编译步骤。一个特别有趣的例子是离子阱量子计算机，其中自然纠缠操作可以作用于2个以上的量子位，甚至可以同时全局作用于所有量子位。这就需要一种完全不同的方法来构建有效的电路。在本文中，我们研究的问题，转换一个给定的电路，使用2-量子位门到一个使用全局门。我们的三个主要贡献如下。首先，我们找到了一个有效的算法，用于将由Clifford门和任意相位门组成的任意电路转换成由单量子比特门和与原始电路中存在的非Clifford相位的数量成比例的全局相互作用组成的电路。其次，我们找到了一个通用的策略，将一个针对所有量子位的全局门转换为一个只针对量子位子集的全局门。这种方法与未被靶向的量子位的数量线性地缩放，与在（Maslov & Nam，N. 2018）。第三，我们改进了从（Maslov & Nam，N. 2018）至6 n-8。
2021-03-05 quant-ph
Design and optimisation of quantum logic circuits for a three-qubit Deutsch-Jozsa algorithm implemented with optically-controlled, solid-state quantum logic gates
我们分析了量子逻辑电路的设计和优化，适用于基于光控固态量子逻辑门的三量子比特量子计算原型的实验演示。在这些门中，由供体的电子自旋携带的两个量子比特之间的相互作用由放置在它们附近的控制粒子的光激发介导。首先，我们用几何方法分析这些量子门的纠缠特性。然后，使用遗传编程算法，我们开发电路的改进Deutsch-Jozsa算法调查不同的策略，以获得短的总计算时间。我们测试了两种不同的方法，基于使用不同的纠缠门与最短的门计算时间，然而，不引入泄漏的量子信息的控制粒子。第一组利用控制相位门的快速近似作为纠缠门，而另一个任意纠缠门与第一组相比具有更短的门计算时间。我们已经确定了电路，始终较短的总计算时间时，使用受控相位门。
2009-10-09 quant-ph
Multilevel Circuit Optimization in Quantum Compilers: A Case Study
IBM Quantum Japan（IBM量子日本）；Quantum Computing Center, Keio University（庆应义塾大学量子计算中心）；Toyota Central R&D Labs., Inc.（丰田中央研发研究所）；Department of Applied Physics and Physico-Informatics, Keio University（庆应义塾大学应用物理与物理信息学系）
本研究提出量子编译器中的多级电路优化方法，通过逐级门集合降阶、简化与分解，以哈密顿量模拟电路为案例实现了CX门数量的二次方级减少，提供了电路优化的新思路。
2025-05-16 quant-ph
Quantum Circuit Model for a Uniformly Accelerated Mirror
我们建立了一个描述量子场与匀加速物体之间幺正相互作用的量子线路模型，并将其应用于在闵可夫斯基真空中匀加速的半透明镜.反射镜的反射系数$R_ω$在0和1之间变化，代表文献中广泛讨论的理想反射镜（$R_ω=1$）的推广。我们的方法是非微扰的，不需要$R_ω \sim 0$。我们使用电路模型来计算从一个永恒的加速镜的辐射，并得到一个有限的粒子通量沿过去的视界提供了一个适当的低频正则化。更重要的是，从我们的形式主义中可以直接看到辐射被压缩了。这种压缩与切断视界上的相关性密切相关，因此这可能对黑洞防火墙的形成有重要意义。
2016-02-09 quant-ph
Optimization and Synthesis of Quantum Circuits with Global Gates
Leiden Institute of Advanced Computer Science（莱顿高级计算机科学研究所）
本研究提出一种基于ZX-calculus的算法，利用离子阱硬件中的Global Mølmer-Sørensen全局门优化和综合量子电路，有效减少全局纠缠操作数量，其性能优于朴素算法和Qiskit优化器。
2025-10-12 quant-ph
On the Experimental Determination of Nonlocal Characteristics of Two-Qubit Gates
Vellore Institute of Technology（维洛尔理工学院）
本文基于su(4)卡当子代数元素生成的两比特门的纠缠能力和门典型性表达式，构建量子电路来测量两比特门的这两种特性以确定其非局域特性，通过调整CNOT门数量减少测量纠缠能力的电路数量，且测量门典型性需更多非局域资源。
2026-07-15 quant-ph
Representation of Quantum Circuits with Clifford and $π/8$ Gates
本文引入了基$\{H, P, T\}$上单量子比特量子线路的规范形式的概念，其中$H$、$P$和$T$分别表示Hadamard门、相位门和$π/8$门.该基础被称为{ \it标准集}，Boykin等人[FOCS '99]已经证明了其普适性。我们的规范形式有几个很好的性质：（i）在这个基础上的每个电路可以很容易地转换为规范形式，（ii）每两个规范形式电路计算相同的酉矩阵当且仅当两个电路相同。我们还表明，酉操作的数量，可以表示在此基础上，包含在最$n$ $T$ -门电路正是$192 \cdot (3 \cdot 2^n - 2)$。
2008-06-24 quant-ph
Quantum Circuits for General Multiqubit Gates
我们考虑一个通用的基本门序列，它需要实现一个作用于n个量子比特的通用量子门-一个具有4^n个自由度的幺正变换。对于门序列的综合，提出了一种基于余弦-正弦矩阵分解的方法。结果是最佳的基本单量子位门的数量，4^n，比以前报道的分解需要4^n-2^n+1控制非门更有利的规模。
2004-10-29 quant-ph
Characterization, synthesis, and optimization of quantum circuits over multiple-control $\textit{Z}$-rotation gates: A systematic study
本文针对多控制 Z 旋转门量子电路，建立电路-多项式对应关系，提出最优门数综合方法与深度优化迭代算法，并在对角厄米算符和 QAOA 电路上实现电路深度平均降低 33.40% 和 15.55%。
2023-04-18 quant-ph
Pseudo-Random Circuits from Clifford Plus T-Gates
我们探讨了单量子比特的伪随机旋转和多量子比特伪随机电路的实现，这些电路仅由Clifford门和相位旋转为π/4的T门构成。这样的门集合将适合于在容错设置中执行的计算。对于单量子比特旋转，从Clifford加T构造的幺正中发现的参数分布很快接近随机旋转的参数分布，并且需要比任意单量子比特旋转构造少得多的门。对于Clifford + T伪随机电路，我们发现其矩阵元分布的高阶矩的高斯收敛性和随机矩阵元分布的指数收敛性。这些收敛速率对量子比特的数量不敏感。
2013-09-16 quant-ph
Recognizing Small-Circuit Structure in Two-Qubit Operators and Timing Hamiltonians to Compute Controlled-Not Gates
这项工作提出了数值测试，以确定是否有一个双量子比特运营商的简单的量子线路。具体来说，我们描述的公式，写在矩阵系数，表征运营商实现正好零，一个，或两个控制非（CNOT）门和所有其他门是一个量子位。本文给出了一个具有最佳CNOT门数的双量子比特电路综合算法，并以Deutsch-Josza、Shor和Grover等人的量子算法中出现的算子为例进行了说明。在另一个应用中，我们的显式数值测试允许定时给定的哈密顿量来计算CNOT模单量子位门，当这是可能的。
2003-12-31 quant-ph
Gradient Analysis of Barren Plateau in Parameterized Quantum Circuits with multi-qubit gates
The University of Tokyo（东京大学）
本文提出了一种通用理论框架，用于分析多量子比特门构建的参数化量子电路的梯度特性，揭示了梯度方差与多量子比特门大小、量子比特数量、层数和有效参数的关系。
2026-02-05 quant-ph
Realization of Superadiabatic Two-qubit Gates Using Parametric Modulation in Superconducting Circuits
快速、鲁棒、低串扰的双量子比特门操作是可扩展量子信息处理的关键。参数驱动门对串扰不敏感，而超绝热控制可以在不损失精度的情况下提高门的速度。我们提出并实验实现了超导量子线路上的超绝热双量子比特门。我们的研究结果表明，在接近量子极限的门速度绝热保存，除了对控制不稳定的鲁棒性。我们展示了一个CZ门的错误率为5.8 $\%$，主要受量子位退相干，有前途的未来改进和可扩展的实现。
2019-11-28 quant-ph
Faster Born probability estimation via gate merging and frame optimisation
通过经典方法估计结果概率是验证量子计算设备的重要任务。任何量子线路的结果概率都可以使用蒙特卡罗采样来估计，其中电路帧表示中存在的负性的量量化了实现特定精度所需的样本数量上的开销。在本文中，我们提出了两个经典的子例程：电路门合并和帧优化，优化电路表示，以减少采样开销。我们表明，这两个子例程的运行时规模多项式电路的大小和门的深度。我们的方法适用于一般的电路，无论生成门集，qudit尺寸和电路元件的选择框架表示。我们数值上证明，我们的方法提供了改进的缩放的负开销的所有测试情况下的随机电路与Clifford+ $T$和哈尔随机门，我们的方法的性能相比，有利地与以前的准概率模拟器的非Clifford门的数量增加。
2022-10-09 quant-ph
Experimental Demonstration of a Quantum Circuit using Linear Optics Gates
量子计算的光学方法的主要优点之一是光纤可以用来连接逻辑和存储设备以形成有用的电路，类似于传统计算机的电线。在这里，我们描述了一个简单的量子线路的实验演示，在这种电路中，两个概率异或（XOR）逻辑门结合起来计算三个输入量子比特的奇偶校验。
2005-04-05 quant-ph
Optimal Quantum Circuits for General Two-Qubit Gates
为了在实验上演示非平凡的量子计算，例如任意纠缠态的合成，理解如何将所需的量子计算分解为最短的单量子比特和双量子比特门序列将是有用的。我们通过提供一种方法来为最多需要3个CNOT门和15个基本单量子位门的一般双量子位门构建最佳量子线路，从而为这一努力做出贡献。此外，如果所需的双量子位门对应于纯实数幺正变换，我们提供了一个最多需要2个hocT和12个单量子位门的构造。然后，我们证明了这些结构是最佳的CNOT，y-旋转，z-旋转，和相位门的家庭。
2004-03-25 quant-ph
Minimization of Quantum Circuits using Quantum Operator Forms
本文提出了一种利用量子算符形式（QOF）最小化可逆量子线路的方法，给出了基于CNOT、CV和CV $^\dagger$量子门的量子线路和量子实现可逆线路的新表示.所提出的形式是对著名的Reed-Muller形式的量子扩展，但与Reed-Muller形式不同，QOF允许使用不同的量子门。因此，QOF允许通过使用与仅多控制Toffoli门不同的门的性质来最小化量子线路。我们介绍了一组最小化规则和一个伪算法，可以用来设计电路的CNOT，CV和CV $^\dagger$量子门。我们展示了如何使用QOF来最小化可逆量子线路，以及如何使用上述量子门来获得精确的实现。
2017-01-08 quant-ph
Finding diagonal logical gates in CSS codes and circuits
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文提出高效算法，可从给定ansatz门中找出CSS码与电路的所有对角逻辑门，其运行时间为O(n³)，还讨论了该方法向其他门及量子位的推广，为容错量子计算提供支持。
2026-07-30 quant-ph
A Unified Framework for Optimizing Uniformly Controlled Structures in Quantum Circuits
School of Computer Science and Engineering, Southeast University（东南大学计算机科学与工程学院）；College of Information Engineering, China Jiliang University（中国计量大学信息工程学院）；School of Software, Henan University（河南大学软件学院）；Nanjing Meteorology Bereau（南京市气象局）
本文提出rUCG模型及统一框架，将不同结构的量子电路统一到渐近最优的合成范式中，显著降低门复杂度和电路深度。
2025-12-10 quant-ph
Lower bound on the number of Toffoli gates in a classical reversible circuit through quantum information concepts
在一个经典的可逆电路中找到一个下界的Toffoli门的数量的问题得到解决。提出了一种基于量子信息概念的方法。该方法仅涉及量子信息的概念-不需要实际的物理量子计算机。以经典Shannon数据压缩为例说明了该方法。
2005-03-28 quant-ph
Quantum Information processing by NMR: Implementation of Inversion-on-equality gate, Parity gate and Fanout gate
虽然通过具有少量量子比特的核磁共振（NMR）进行的量子信息处理已被很好地建立，但由于退相干/弛豫，冗长计算的实现已被证明是困难的。在这种情况下，浅电路（使用并行计算的电路）可能被证明是现实的。奇偶校验门和扇出门对于创建浅电路是必不可少的。在这篇文章中，我们实现了在3量子比特系统中的反转平等门，其次是奇偶门和扇出门的NMR，使用间接交换耦合哈密顿量下的演化。
2004-04-06 quant-ph
Experimental Implementation of Noncyclic and Nonadiabatic Geometric Quantum Gates in a Superconducting Circuit
基于几何相位的量子门具有固有的抗噪声特性，因而受到广泛关注。然而，以前的几何量子计算的实现通常需要很长的门脉冲时间。结果，由于时间消耗过大，它们的实验控制不可避免地遭受系统误差的累积干扰。在这里，我们实验上实现了一组非循环和非绝热几何量子门的超导电路，大大缩短了门时间。此外，我们还通过随机基准测试方法，实验验证了我们的通用单量子比特几何门对Rabi频率误差和量子比特频率偏移引起的误差的鲁棒性，与传统的动态门相比。此外，该方案还可以用来构造两量子比特的几何运算，同时证明了最大纠缠Bell态的产生。因此，我们的结果为在超导量子线路中实现快速、高保真度和抗错误的量子门提供了一个有希望的方法。
2022-10-07 quant-ph
Implementation of a quantum controlled-SWAP gate with photonic circuits
量子信息科学研究信息的处理和传输如何受到独特的量子力学现象的影响。双量子比特门的组合已经被用来实现量子线路，然而，可扩展性成为一个关键问题。三量子比特门的使用可以极大地简化量子线路的结构。其中，受控交换（Fredkin）门是必不可少的，因为它们可以直接应用于重要的协议，例如，纠错、指纹识别和最佳克隆。在这里，我们报告的光子量子比特的Fredkin门的实现。对于3光子Greenberger-Horne-Zeilinger态，我们在计算基础上实现了0.85的保真度和0.81的输出态保真度。估计的过程保真度为0.77，表明我们的Fredkin门可以应用于各种量子任务。
2017-04-05 quant-ph
Gate Sequence Optimization for Parameterized Quantum Circuits using Reinforcement Learning
Institute for Physics, University of Rostock（罗斯托克大学物理研究所）
针对参数化量子电路因固定纠缠层结构导致的噪声问题，提出基于强化学习的纠缠门序列优化算法，考虑量子比特连接架构并整合通用单量子比特幺正变换，减少CNOT门数量且提升态制备保真度。
2025-11-11 quant-ph
Phase gadget compilation of quantum circuits using multiqubit gates
Quantum Art（量子艺术）
本文面向囚禁离子等原生支持可编程多量子比特纠缠门的硬件，提出基于 phase gadget 的编译方法，以少量高保真度多量子比特门实现电路，并在大量基准上降低深度与实现误差。
2025-10-19 quant-ph
No need to calibrate: characterization and compilation for high-fidelity circuit execution using imperfect gates
Q-CTRL
提出无需校准的双量子位门集设计方法，通过快速表征和编译提升量子电路执行的保真度和效率。
2025-11-26 quant-ph
Quantum-state preparation with universal gate decompositions
在量子计算中，每一个幺正操作都可以被分解成量子线路--一系列的单量子比特旋转和一种纠缠的双量子比特门，如受控非门（CNOT）。在判断电路的复杂性时，有两个指标很重要：本文给出了一种简单的制备任意量子态的量子线路方案，它可以直接利用任意全量子门的任意分解方案，从而将这两个问题联系起来。我们的电路将目前已知的最佳电路的深度减少了2倍。它还将CNOT门的总数从2^n减少到23/24 2^n，用于偶数量子位的前导顺序。具体来说，该方案允许我们将上限从11个CNOT门减少到9个，并将深度从11个减少到5个步骤。我们的研究结果有望为利用现有技术设计和构建小规模量子线路提供帮助。
2011-03-04 quant-ph
Diagonal-unitary 2-designs and their implementations by quantum circuits
我们研究了随机对角酉矩阵的有效生成，酉矩阵对角在一个给定的基础上，其特征值随机分布的相位的合奏。尽管它们的代数结构很简单，但它们不能通过由几个量子比特对角门组成的量子线路来实现。介绍了对角酉$t$ -设计，并给出了两个在$N$ -量子比特系统中实现对角酉$2$ -设计的量子线路.一种是由单量子比特对角门和相位随机化的相位控制门组成，在所有量子比特对上应用这些门后，实现了精确的对角酉$2$设计。所需的门数为$N(N-1)/2$。如果使用受控Z门而不是受控相位门，则电路不能实现精确的$2$设计，而是通过在随机选择的量子位对上应用门来实现$ε$近似$2$设计。由于对的随机选择，电路获得额外的随机性，并且所需的门的数量至多为$O(N^2(N+\log1/ε))$。我们还提供了一个应用程序的电路，一个协议的产生一个确切的$2$ -设计的随机状态相结合的电路与一个简单的经典程序，需要$O(N)$随机经典位。
2014-01-30 quant-ph
Quantum Gate Pattern Recognition and Circuit Optimization for Scientific Applications
将量子算法编码到量子线路中没有唯一的方法。由于量子位数、连通性和相干时间有限，电路优化对于充分利用近期量子器件至关重要。我们介绍了两个单独的想法电路优化，并将它们结合在一个多层的量子线路优化协议称为AQCEL。第一个要素是识别量子门重复模式的技术，为未来的硬件协同优化提供了可能性。第二个要素是通过识别零或低幅度计算基态和冗余门来降低电路复杂性的方法。作为演示，AQCEL部署在一个迭代和有效的量子算法，旨在模拟高能物理中的终态辐射。对于这种算法，我们的优化方案带来了显着减少的门数，而不会失去任何精度相比，原来的电路。此外，我们还研究了这是否可以在量子计算机上使用多项式资源来证明。我们的技术是通用的，可以用于各种各样的量子算法。
2021-08-05 quant-ph
Fault-tolerant embedding of quantum circuits on hardware architectures via swap gates
Entropica Labs（恩特罗皮卡实验室）；Yale-NUS College（耶鲁-南洋学院）；Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore（新加坡国立大学量子技术中心）
针对近期量子硬件量子比特连通性受限的问题，提出一种保留抽象线路容错特性的交换门嵌入策略，实验表明其在表面码嵌入场景中性能恶化程度较低，为现有硬件实现容错线路提供了直接方案。
2024-06-24 quant-ph
Quantum Ternary Circuit Synthesis Using Projection Operations
三值量子线路的综合涉及到三值量子域中的基本逻辑门及其运算。只有少数作品定义了三进制量子逻辑实现的三进制代数。本文将一个三值逻辑函数表示为包含一个新的投影运算的投影运算。本文还提出了一种利用广义三值门和投影运算实现新型多四值三值门的方法。我们还介绍了十个简化规则，以减少辅助qutrits和门级。我们的方法产生更低的门成本和更少的门电平和辅助qutrits比早期的方法获得的三进制基准电路。利用我们提出的方法，在没有任何辅助四元组的情况下，合成了$n$四元组三进制和函数.
2012-05-09 quant-ph
Gate Teleportation vs Circuit Cutting in Distributed Quantum Computing
memQ Inc.（memQ公司）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）
该研究对比分布式量子计算中门隐形传态与线路切割技术，建模含噪远程门，确定二者性能盈亏平衡点，指出降低M2O换能器噪声10倍可使远程门更具优势，为量子互连硬件指标提供参考。
2025-10-10 quant-ph
Quantum circuit optimization for arbitrary high-dimensional bipartite quantum computation
University of Science and Technology Beijing（北京科技大学）；Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学）
本文提出一种构造通用quNit-quMit门量子电路的合成方案，利用受控增量门和本地门实现高维量子计算，证明其为通用门集，并给出最优上界。
2026-04-13 quant-ph
An efficient quantum circuit analyser on qubits and qudits
本文提出了一种高效的量子电路分解方案及其Mathematica Notebook，用于分析由单/多量子比特和量子量子门组成的复杂量子线路。特别地，该方案将具有许多条件的多个酉门操作的评估减少到仅两个矩阵加法，而不管条件的数量或门的尺寸。这显著地提高了在经典计算机中实现的量子线路分析器的能力。这也是第一个有效的量子线路分析仪，包括量子逻辑门。
2012-01-17 quant-ph
Quantum circuit synthesis via a random combinatorial search
本文提出随机组合搜索量子电路综合方法，利用超过最小门数后完美电路比例迅速增加的现象，高效寻找近优电路，并给出4量子比特Toffoli门的15个CNOT门分解。
2024-10-24 quant-ph
On the Role of Hadamard Gates in Quantum Circuits
我们研究了一个简化的量子线路计算范例，其中唯一允许的门要么置换计算基态，要么应用“全局Hadamard操作”，即同时对每个量子比特应用Hadamard操作。在这个模型中，我们讨论了常见的量子算法的复杂性界（下界的全局Hadamard操作的数量）：我们说明了Shor算法的上限，并证明了Grover算法的下限。我们还使用我们的形式主义来显示一个既不是量子普适的，也不是经典模拟的门，假设量子因式分解不在BPP中。
2006-03-30 quant-ph
One-step implementation of nonadiabatic geometric fSim gate in superconducting circuits
本文提出一种在超导电路中一步实现非绝热几何fSim门的新方案，通过结合非绝热全息CP门与非循环几何iSWAP门，耗时减半且对参数波动和环境干扰具有鲁棒性，易于实验实现。
2024-04-12 quant-ph
Towards optimization of quantum circuits
量子信息处理中的任何幺正操作都可以通过一系列更简单的步骤--量子门来实现。然而，量子门的实际实现总是不完美的，并且需要有限的时间。因此，寻求一种对给定操作有效的短序列门量子线路，是一项重要的任务。我们通过对Barenco et.al [1]提出的众所周知的通用程序进行优化来解决这个问题。我们还创建了一个计算机程序，实现了巴伦科的分解和建议的优化。此外，我们的优化可以应用到任何量子线路包含广义Toffoli门，包括基本的量子门电路。
2006-11-08 quant-ph
Characteristics, Implementation and Applications of Special Perfect Entangler Circuits
本文构造了与特殊完美纠缠门局部等价的单参数双比特电路，利用交叉共振相互作用和脉冲级编程进行实现，并验证了其在生成通用双比特门及多比特完美W态中的高保真度应用。
2024-03-27 quant-ph
