量子电路可逆逻辑综合的研究及进展

分析了量子电路可逆逻辑综合的意义、研究现状和研究进展,给出了相关的研究方法和目前量子可逆逻辑综合研究中存在的主要问题,提出了量子可逆逻辑综合中的最小量子代价、最小化垃圾信息位、最小化门的数量和可逆逻辑综合的规模等关键技术问题的解决思路.     

量子可逆逻辑电路综合

该文阐述了量子可逆逻辑电路综合的意义和现状,着重分析了目前量子可逆电路综合的几种主要方法,即基于变化法的综合法、穷举法、RM展开式法以及群论法,讨论了几种方法的核心思想、综合规则及优缺点,并在此基础上提出了改进的一些设想和思路。     

模板技术在量子逻辑电路优化中的应用

为了提高量子逻辑电路的优化技术,减小量子逻辑电路的代价,对现有的模板技术进行了研究与分析,发现Maslov等人的模板并不完整,体现在模板控制线的寻找不完全.通过引入模板控制线库的概念,重构了模板,重构后的模板并不实现恒等的函数功能,但通过模板生成法则,可以动态生成更多的有效模板.同时给出了利用该方法优化量子逻辑电路的算法.数值实验结果表明,应用重构后的模板优化所有的3×3可逆电路,电路门数量均值减小到6.22.该方法在利用模板优化量子逻辑电路方面具有更高的效率和匹配成功率.     

量子可逆逻辑电路最小代价综合算法

采用位运算构造了一个完备的Hash函数,提出了基于Hash表的新型量子可逆逻辑电路综合算法.利用该算法可对多种量子门采用任意量子代价标准,以较高的效率生成最优的量子可逆逻辑电路.按照国际同行认可的三变量可逆函数测试标准,该算法不仅能够生成全部最优电路,而且运行速度远远超过其他算法.实验结果表明,该算法在同等计算环境下,以目前最好结果为基准,按最小量子代价标准,综合电路的平均速度是最好结果的472.5倍.     

二分法在多线量子逻辑门分解中的应用

将经典的对称二分法应用于多线量子可逆逻辑门的分解中,证明当量子位数n≥5且3≤k≤n-2时,任意多线量子可逆逻辑门('k'-CNOT门)可以在没有辅助位的情况下由少于[4「log2(k-2)」+1-3(2「log2(k-2)」+1-k+1)2「log2(k-2)」]个'2'-CNOT门(Toffoli门)构成.利用该方法可以使由多线量子可逆逻辑门分解而生成的物理电路门阵列数大幅下降.与Yang等报道的实验结果相比,'2'-CNOT门的数量级由O(2k)减少为O(k2).     

量子可逆电路综合的启发式快速匹配算法

提出了基于Reed-Muller展开式,使用CNT量子门库,以量子门表达式为启发式规则进行前向模式匹配的量子可逆逻辑电路快速综合算法.与通常所用的穷尽搜索算法相比,该算法利用量子门表达式作为启发式规则进行匹配代换,避免盲目匹配,有效降低了匹配复杂度,减少匹配代换的数量.同时该算法不会出现穷尽搜索中因不能找到有效解而进行回溯的现象,能以较小的时间空间复杂度生成最优或近似最优的量子可逆电路,特别在多量子可逆逻辑电路综合上,能够表现出更好的性能.     

介观电路中量子噪声压缩条件及压缩参量对量子涨落的影响

以量子化介观电路为基础,侧重数值方法考察和分析压缩参量对介观电路中电压、电流量子涨落的影响.结果表明,电压、电流量子涨落的乘积随压缩参量(r,θ)的变化曲线出现2个峰值,峰值出现在相同的r值处,其峰值比电压或者电流量子涨落的峰值大,且曲线关于θ=180°对称.     

基于对换门库的可逆逻辑电路综合算法

为了将可逆函数以较小的代价自动构造为对应的可逆逻辑电路,提出了一种基于对换门库的综合算法.首先,将可逆函数的输出作为快速排序算法的输入数据,在排序算法中按顺序保留所交换的元素对,并输出该元素对序列；其次,利用置换群规则对该序列进行优化处理,获得相似度最高的对换序列；然后,逆序排列该对换序列,并基于对换门库生成可逆函数的初始电路；最后,应用电路门优化规则,对初始电路进行优化,得到最终的可逆逻辑电路.相比于其他算法,所提算法明显提高了可逆逻辑综合效率,其思想的简洁性使得算法更易于理解和实现.     

量子Fourier变换构造FQT电路

利用量子Fourier变换,给出构造3个量子住的量子Fourier变换电路的方法,利用该方法可构造出n个量子住的QFT电路。     

可逆逻辑综合的研究及进展

本文分析了可逆逻辑综合的意义、研究现状和进展,指出了当前可逆逻辑综合研究中存在的主要问题,并基于可逆逻辑门的优化设计,提出最小量子代价、垃圾位数、可逆逻辑综合的规模等关键技术的解决思路。     

基于真值表变换的可逆逻辑综合算法

为实现将给定的二元可逆函数快速综合为相应电路,并保持其结果的最优或较优,提出一种基于真值表变换的快速综合算法.可逆函数与置换同构,任意置换均可表示为若干对换的乘积,通过将可逆函数转化为一系列对换的乘积,从对换的乘积中综合电路.对于3bit逻辑电路只有28种对换,事先将28种对换的最优电路存入库中生成3bit电路综合基,通过在库中查找快速生成可逆电路.根据逻辑门可交换规则引入优化方法,完成快速综合算法.结果表明,该方法不但可以提高可逆逻辑综合的效率,而且结构简单,易于实现,可以O(4n)的时间效率快速综合任意3bit可逆逻辑电路,实现综合结果达到或接近最优.     

基于Reed-Muller量子可逆逻辑电路的综合快速算法

结合可逆逻辑电路综合的多种算法,提出了一种新颖高效的算法,自动构造正极性R eed-M u ller展开式(RM),在生成量子可逆逻辑电路的解空间树上,采用总体层次遍历,局部深度搜索,借鉴模板优化技术,构造限界函数快速删除无解或非最优解的分枝,优先探测RM中的因子,以极高的效率生成最优电路.     

基于置换群的可逆网络级联

通过分析可逆门逻辑网络与置换群的等价关系,把可逆门网络级联转化为对称群的轮换问题.证明了任何一个相邻3轮换置换(u,s,t)可以通过4个(n-2)-CNOT门和至少2n位的NOT门生成,以此n位的偶数二元可逆网络可通过NOT和2-CNOT门构造.给出了通过对称群轮换置换级联可逆网络的方法,实例验证了该方法的正确性.结果表明,该方法没有垃圾信息输出,同时在可逆门转换方面更加灵活有效.     

置换群与整数间一对一Hash函数的构建

为了提高量子可逆逻辑电路自动生成与优化的效率,给出了一个在置换群与整数域上满足一对一映射的Hash函数构建方法.一个n×n的量子可逆逻辑门的输入和输出对可有2n!种组合,若将一个组合对应一个置换,则一切2n次置换的集合就组成一个置换群.Hash函数H(X)利用每一个置换中数字的排列位置,求出该数字的逆序数并计算其函数值,将置换群的元素X(a0a1…a2n-1)映射到整数Z∈{0,1,…,2n!-1}的集合上,快速确定计算位置.该函数不但可以大大提高量子可逆逻辑综合算法的效率,而且结构简单,性质良好,具有一般性意义.     

基于置换检验的两步基因特征选择算法

针对目前大规模基因数据集中存在大量的噪声和冗余基因这一问题,提出了一种基于置换检验的两步基因特征选择算法。该算法首先采用方差分析过滤噪声基因,然后采用相关系数过滤冗余基因,最后结合置换检验的方法,可以高效、自主地处理大规模基因数据集。采用PAM(prediction analysis for microarrays)分类器,在RSCTC 2010 Discovery Challenge提供的12个竞赛数据集作基因特征选择与分类实验,实验结果表明,提出的算法能够选择高分辨、低冗余的基因子集,与目前其他基因特征选择算法相比,可以提高分类器性能。     

Quick trickle permutation based on quick trickle characteristic sequence

0　IntroductionAblockcipherwithoutdataextensionorexpressionisaper mutation .Thesecurityofablockcipherschemeiscorrela tivewiththe permutations.Quicktrickle permutation[1 ] canmakethedatadisorderedwhenactingatthedataandmakeallprobabledistancebetweentwoelementsappear,soithasgoodcryptographicpropertiesandcanbeusedintheblockcipherwhichrequireshighsecurity.Aprivatekeyblockcipherisapermutationinn dimensionvectorspaceoverF2 atthecontrolofakey[2 ,3] .Moreover,manyblockciphersusepermutationstoexecuteso…