基于真值表演算的四量子电路综合方法

为了能以较小的代价高效地自动构造量子可逆逻辑电路,提出了一种新颖的四量子可逆逻辑综合方法.该方法首先将一个四量子电路的函数表示成真值表的形式;然后利用传统的递归思想,通过对换演算,将四量子电路映射函数的真值表分解成2块相互独立的三量子电路映射函数的真值表;再查找相应的最优三量子电路,直接生成相关电路;最后将对换运算的电路并入该电路,经过局部优化即可生成最终电路.分析结果表明,用该方法综合四量子电路能大幅减少TOF门的数量,平均需要15.74个TOF门,最多只需24个TOF门.同时该算法避免了穷举法所需的时空复杂度太大的问题,便于经典计算机实现.     

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.     

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.     

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.     

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。     

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.     

利用量子正则系综理论研究介观电路的量子效应

利用量子正则系综理论研究了介观RLC串联电路在能量混合态下的电荷、磁通(电流)的量子涨落,得到了在能量混合态下电路的量子涨落与温度的关系.结果表明,介观RLC串联电路中的量子涨落不仅与本征频率有关,而且与温度有关;温度越高,电路中的量子噪音越大.该结论与目前采用热场动力学理论方法(TFD)所得结果相一致,量子正则系综理论的方法更易理解和应用.     

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).     

Quantum Switching Based on the Nearest Neighbor Hamiltonian

This paper describes a quantum switching architecture for nearest neighbor coupling.An efficient quantum shear sorting (QSS) algorithm is used to reduce the number of time steps.For the QSS algorithm,the running complexity of the quantum switching architecture is polynomial in time with the nearest neighbor coupling and the implementation is less complex.The result shows that improved switching is extremely simple to implement using existing quantum computer candidates.     

未来的量子计算机

回顾了量子计算机的理论研究概况,介绍了量子计算机基本原理和量子电路的研制情况,并拽出量子计算机实现的条件以及目前存在的困难,最后是展望量子计算机的前景。     

Shor量子纠错码的改进和完善

利用量子异或门和Ｈａｄａｍａｒｄ旋转门,设计了Ｓｈｏｒ量子纠错码的编码量子线路,提出了两种纠错方案以及实现这两种纠错方案的量子线路。     

量子Fourier变换在实现Deutsch-Jozsa算法中的应用

提出利用量子Fourier变换解决Deutsch-Jozsa算法问题的观点.结合量子Fourier变换和Deutsch-Jozsa算法的量子电路,找到一种利用量子Fourier变换解决Deutsch-Jozsa算法新的量子电路,并考察该量子电路中各个线路的量子状态,结合算法对该量子线路的状态进行研究.结果表明:利用量子Fourier变换解决Deutsch问题,能够有效地提高运算速度,节省运算时间.     

Geometric method in quantum control

In this paper we survey the geometric method in quantum control.By presenting a geometric representation of nonlocal two-qubit quantum operation,we show that the control of two-qubit quantum operations can be reduced to a steering problem in a tetrahedron.Two physical examples are given to illustrate this method.We also provide analytic approaches to construct universal quantum circuit from any arbitrary quantum gate.     

介观电路量子力学效应的研究进展

在简述介观物理的发展背景之后，主要介绍了自20世纪90年代以来，介观电路量子力学效应研究的一些新进展。     

量子计算原理及研究进展

 量子计算机是量子力学与计算问题相结合的产物,是近几年的研究热点,引起了广泛的社会关注。本文回顾量子计算机的发展,介绍了量子算法和量子计算模型,并以离子阱和超导线路为例阐述了量子计算机的物理实现,然后介绍了为了克服消相干而发展出的量子编码,以玻色取样为例讨论了量子霸权。展望未来,近期内可以展示量子霸权,进而实现解决特定问题的量子模拟器,但是普适的量子计算机的研制仍然需要很长的时间。     

介观串联RLC电路的量子效应

本文用涨落－耗散定理计算了串联ＲＬＣ电路的电量，电流涨落及它们的统计关联表达式，给出了功率，能量的统计平均值和电量与电流之间的测不准关系，并作了讨论，获得了一些有意义的结论。     

介观含源耦合电路中的量子力学效应

通过对无耗耦合含源介观电路的量子化和体系哈密顿量的对角化,计算了压缩真空态下和含源电路基态下电荷、电流的量子涨落。结果表明,介观耦合电路中存在量子力学效应,每一回路的量子涨落除决定于回跟自身参量外,还决定于另一回路的电学参量,即两回路中的量子涨落是相互关联的;此外,量子涨落与电路所处的状态密切相关。