利用平行多面体空间结构的小规模布尔函数的受控非门定向综合
量子计算因其可能实现相对于经典方法的指数级加速而备受关注。然而在当前噪声中级量子(NISQ)时代,量子电路的可扩展性仍受限于门保真度和量子比特数量,使得物理实现仅限于小规模电路。尽管先前研究已探索了用于量子电路合成的逻辑网络结构,但这些方法往往忽略了布尔函数固有的空间结构特征。这项工作利用由布尔函数定义超立方体中嵌入的平行多面体所编码的空间结构,开辟了更广阔的优化空间,从而提升合成效率并降低电路复杂度。 该团队提出基于空间结构的超立方体归约法(SSHR),这是一种专为小规模布尔函数(≤8位)设计的新型合成方法。SSHR通过提取全局空间特征来最小化多控制Toffoli(MCT)门的使用。为深入挖掘空间相关性,研究人员开发了两种变体:SSHR-H采用启发式函数加速合成过程,而SSHR-I则集成整数线性规划(ILP)求解器以最大化空间结构利用率。实验表明,该方法在小规模电路合成中优于现有技术,与“专有积之和”(ESOP)和“异或与反相图”(XAG)方法相比,分别实现了56%和81%的CNOT门数量缩减。
