带空洞的 CNOT 电路的全局合成

量子电路变换的一种常用方法是利用特定门集的性质来创建给定电路酉矩阵的高效表示，例如奇偶校验矩阵或稳定子表，然后重新合成改进后的电路，例如门数更少或满足连通性约束。由于这些方法依赖于受限的门集，推广到任意电路通常涉及将电路切分为可重新合成的片段并分别处理。关于每个切片应包含哪些门的决策会对重新合成的性能产生重大影响。在本文中，我们提出一种将这些重新合成算法推广到通用量子电路的替代方法。我们不是将电路切成片，而是“切掉”无法重新合成的门，从而在量子电路中留下空洞。结果是一个称为量子梳的二阶过程，可直接重新合成。我们将此思想应用于 RowCol 算法（该算法为拓扑受限硬件重新合成 CNOT 电路），解释了我们如何将其扩展以用于量子梳。然后，我们在多种电路规模和硬件拓扑上，将使用本方法的 RowCol 推广与朴素的“切片并构建”方法进行实证比较。最后，我们概述了如何利用量子梳来帮助推广其他重新合成算法。