量子门的高效分解

量子门的最优实现对于设计量子计算机至关重要。我们考虑任意多量子比特门的矩阵表示。通过使用格雷码对基矢排序，我们构造了在完全受控单量子比特门意义下最优且与多量子比特门等价的量子电路。在优化的第二步中，消除了多余的控制比特，最终使基本门的总数减少。在我们的方案中，受控非门的数量为 $O(4^n)$，与理论下界一致。