通用量子架构上 CNOT 电路的近邻合成
量子物理
2025-06-03 v2 新兴技术
摘要
NISQ 器件在连通性与硬件噪声方面存在固有局限。CNOT 电路的合成考虑物理约束，并将量子算法转换为可在物理芯片上正确执行的底层量子电路。在当前趋势下，无哈密顿路径的量子芯片架构因其可扩展性与低噪声特性正逐步取代含哈密顿路径的架构。为此，本文针对有和无哈密顿路径架构中的 CNOT 电路近邻合成问题，旨在提升执行后电路的保真度。首先，提出了一种面向通用量子架构的关键量子比特优先映射模型。其次，利用禁忌搜索进一步改进初始映射，以减少电路合成后的 CNOT 门数量并提升其保真度。最后，基于关键量子比特优先映射模型，提出了面向通用架构的噪声感知 CNOT 电路近邻合成算法。该算法在多个流行的云量子计算平台与模拟器上得到验证，表明相较于主流方法能有效优化 CNOT 电路的保真度。此外，该方法可扩展至更通用的电路，从而提升 NISQ 器件上量子计算的整体性能。
引用
@article{arxiv.2310.00592,
title = {Nearest neighbor synthesis of CNOT circuits on general quantum architectures},
author = {Xinyu Chen and Mingqiang Zhu and Xueyun Cheng and Zhijin Guan and Shiguang Feng and Pengcheng Zhu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.00592},
year = {2025}
}