利用交换相互作用的最优双量子比特量子线路

海森堡交换相互作用是量子信息处理中实现非局域（即多量子比特）量子门的自然方法。我们考虑由 $(SWAP)^\alpha$ 门（通过交换相互作用实现）与单量子比特门构成的量子线路。仅用三个 $(SWAP)^\alpha$ 门和六个单量子比特门即构造出通用双量子比特量子线路。我们进一步证明三个 $(SWAP)^\alpha$ 门不仅足够，而且必要。由于六个单量子比特门已知是必要的，我们的通用双量子比特线路在 $(SWAP)^\alpha$ 门与单量子比特门的数量上均为最优。