T计数优化的非还原型量子平方根电路的Qrisp实现与资源分析

高效量子算术运算是复杂量子算法的基本构建模块,但目前极少有理论设计能在实际量子编程框架中实现。本文首次基于Qrisp量子编程框架完整实现了T-count优化的非恢复式量子开平方算法。该算法由Thapliyal等人提出,相比其他方法具有更优的资源效率,在避免垃圾输出的同时实现了更低的T-count和量子比特需求。该团队的实现验证了理论资源估算,确认对n位输入其T-count为14n-14,T-depth为5n+3。通过Qrisp框架的模块化设计方法,该工作从可复用的量子基本门构件(包括可逆加法器、减法器和条件逻辑模块)完成了算法搭建。这个三阶段算法——包含初始减法、迭代条件加减法和余数恢复环节——成功从算法描述转化为可执行量子代码。多组测试案例的实验验证确认了电路正确性,能准确输出整数平方根及余数。该研究证明了资源优化型量子算术算法的实际可行性,为在现代量子编程框架中实现各类算术运算奠定了基础。

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