基于半张量积的量子电路可并行精确综合

精确综合是量子编译中的一个有用工具，它为小型电路碎片提供最优的替代实现，并广泛用作电路重综合优化内核。然而，现有的精确综合方法存在编码开销、并行扩展性差和内存瓶颈等问题。本文介绍了一种基于矩阵半张量积（STP）理论的CNOT和相位多项式电路的并行精确综合框架。通过枚举无向的部分门拓扑并分别求解缺失的门方向，我们能够并行化两个阶段，并在这个NP难问题上使用32个工作线程实现了高达$12.8\times$的并行加速。更具体地说，对于每个拓扑，电路语义被转换为规范的STP公式，并通过从右到左的因式分解过程来决定可行性，该过程消除了不可行的方向分配。在随机生成的综合目标上，对于小型实例，STP通常比基于SAT的基线快$100\times-1000\times$，并且在更困难的实例上仍具有竞争力。当集成到真实的电路优化工作流程中时，我们的算法在QASMBench的89%案例中优于基于SAT的方法，并实现了$1.91\times$的中位加速。