量子电路简化与层级压缩

量子电路是描述量子计算过程的含时图。通常，量子算法必须映射到量子电路中。量子电路的最优综合是难处理的，必须采用启发式方法。使用启发式方法后，电路的最优性不再保证。本文中，我们考虑一种基于模板的局部优化技术，以简化并减小非最优量子电路的深度。我们给出并分析了一般情形下的模板，并提供由NOT、CNOT和受控根号非门组成电路的特定细节。我们应用模板优化实现多控制Toffoli门和量子布尔算术电路的各种常见电路。我们还展示模板如何用于压缩量子电路的层级数。我们的实现运行时间很小，而量子门数与层级数的减少显著。