CALA-$n$：一种基于布洛赫球方法、Clifford+T 门和布局在 IBM 量子计算机上实现低成本 2、3、4 和 5 位门的量子库

我们提出一种新的量子布局感知方法，利用布洛赫球实现成本效益高的 $n$ 位门，适用于 $2 \le n \le 5$ 个量子比特。这些 $n$ 位门完全由 Clifford+T 门构建，通过在布洛赫球上可视化旋转序列来选择门序列。这种布洛赫球方法确保在将这些 $n$ 位门综合（编译）到 IBM 量子计算机时匹配量子布局。各种标准 $n$ 位门（Toffoli、Fredkin 等）及其与我们所提出的 $n$ 位门的操作等价物在最终量子成本的背景下被检验和评估，以生成的 IBM 原生门的最终数量来衡量。在本文中，我们证明所有 $n$ 位门在编译后的量子成本始终低于标准 $n$ 位门的量子成本。因此，我们的布洛赫球方法可用于为 IBM 量子计算机的不同布局构建各种低成本 $n$ 位门的量子库。