实现任意布尔函数的最优T深度量子电路

在该论文中,该研究团队提出了一种通用构建方法,可为任意n输入m输出的布尔函数f:{0,1}n→{0,1}m(代数度k≤n)生成最优T深度的量子电路,其精确实现了⌈log2 k⌉的Toffoli门(及T门)深度。该成果是对近期多控制Toffoli门分解最优深度研究(Dutta等人,Phys. Rev. A,2025)的更广泛拓展。研究人员通过分析布尔函数的代数范式(ANF)实现了这一突破。确立此类电路最小T深度的基准具有重要意义——通过提升并行性、降低时间复杂度、减少电路延迟,能有效优化量子算法的实施效率,使其更适用于相干时间有限的近期量子设备。该工作特别阐明了研究结果对S盒及分组密码(如AES)实现可证明下界的重要意义。

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