线性最近邻结构中的多控制量子门
多控单目标(MC)门是各类量子算法的关键基础模块。如何以最优方式实现这些门结构因而成为核心课题。为解决这一具有架构普适性的问题并获得最坏情况估算值,研究人员采用线性近邻(LNN)架构进行分析——因其几乎可嵌入任何量子比特连接拓扑。基于上述考量,该工作提出了一种新型实现方案:在从k个量子比特中任意选择n个控制位、目标位及辅助位的情况下,所需CNOT门数量不超过约4k+8n个,较现有最优方案降低最高60%。更引人注目的是,当k≈n时,该团队给出的12n上限是目前无连接限制条件下的最佳结果;而n=1时,4k的上限亦是k量子比特长程CNOT门的最佳记录——这意味着若能突破该上限,这两类简化MC门的实现成本将同步降低。实际应用中,针对几乎所有MC门的具体实例,该方案生成的电路所需CNOT门数量通常低于理论上限值。
