改进的量子电路用于除法

算术运算是众多量子算法的重要组成部分。因此,为这些运算设计优化的量子电路能更高效地实现相应算法。本论文针对多种整数除法算法(包括可逆与不可逆版本)开发了新型容错量子电路。当在Clifford+T门集中实现时,与现有电路结构相比,该团队设计的电路在T门数量上最高减少76.08%,在CNOT门数量上最高减少68.35%。部分电路还将渐近T深度从O(n²)优化至O(n log n),其中n为被除数的比特长度,同时所需量子比特数也少于前人工作。 该研究团队通过将除法算法表达为一种称为“COMP-N-SUB”的基元来实现这些改进——该基元能比较两个整数并根据条件进行减法运算。研究表明,该基元在Clifford门与非Clifford门的总成本上,仅相当于一次加法运算。这与传统分离执行比较和条件减法操作形成鲜明对比——后者的实现成本相当于一次受控加法加上一次常规加法运算。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-03-18 13:41

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