图解推理中控制作为构造子的应用:以量子电路为例

“控制”是量子与可逆计算模型中的核心概念。该机制能够根据另一系统的状态决定是否对当前系统施加变换。该研究团队提出了一种以控制为构造元的图解推理通用框架,为此构建了控制函子的基本公理化体系,将prop标准形式(以自然数为对象的对称幺半范畴)扩展为受控prop。作为应用,该工作证明受控prop能显著简化量子电路的图解推理——仅需最多作用于三个量子比特的关系即可构成完备公理集,而传统prop框架下任何完备公理集都必须包含作用于任意数量量子比特的关系。

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