論文の概要: Multi-strategy Based Quantum Cost Reduction of Quantum Boolean Circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.04826v1
- Date: Fri, 5 Jul 2024 19:25:46 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-09 22:26:54.672677
- Title: Multi-strategy Based Quantum Cost Reduction of Quantum Boolean Circuits
- Title（参考訳）: 量子ブール回路のマルチストラテジーに基づく量子コスト削減
- Authors: Taghreed Ahmed, Ahmed Younes, and Islam Elkabani,
- Abstract要約: 量子コンピュータの構築は、低コストの量子回路の合成に基づいている。
本稿では,正極性リード・ミューラーのPPRM$展開で表されるブール関数の量子回路を構築するための2つのアルゴリズムを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4999814847776098
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The construction of quantum computers is based on the synthesis of low-cost quantum circuits. The quantum circuit of any Boolean function expressed in a Positive Polarity Reed-Muller $PPRM$ expansion can be synthesized using Multiple-Control Toffoli ($MCT$) gates. This paper proposes two algorithms to construct a quantum circuit for any Boolean function expressed in a Positive Polarity Reed-Muller $PPRM$ expansion. The Boolean function can be expressed with various algebraic forms, so there are different quantum circuits can be synthesized for the Boolean function based on its algebraic form. The proposed algorithms aim to map the $MCT$ gates into the $NCV$ gates for any quantum circuit by generating a simple algebraic form for the Boolean function. The first algorithm generates a special algebraic form for any Boolean function by rearrangement of terms of the Boolean function according to a predefined degree of term $d_{term}$, then synthesizes the corresponding quantum circuit. The second algorithm applies the decomposition methods to decompose $MCT$ circuit into its elementary gates followed by applying a set of simplification rules to simplify and optimize the synthesized quantum circuit. The proposed algorithms achieve a reduction in the quantum cost of synthesized quantum circuits when compared with relevant work in literature. The proposed algorithms synthesize quantum circuits that can applied on IBM quantum computer.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータの構築は、低コストの量子回路の合成に基づいている。
正極性 Reed-Muller $PPRM$展開で表されるブール関数の量子回路は、Multiple-Control Toffoli(MCT$)ゲートを用いて合成することができる。
本稿では,正極性リード・ミューラーのPPRM$展開で表されるブール関数の量子回路を構築するための2つのアルゴリズムを提案する。
ブール関数は様々な代数形式で表現できるので、その代数形式に基づいてブール関数に対して異なる量子回路を合成することができる。
提案アルゴリズムは、ブール関数の単純な代数形式を生成することにより、任意の量子回路に対して$MCT$ゲートを$NCV$ゲートにマッピングすることを目的としている。
最初のアルゴリズムは、事前定義された$d_{term}$の項の次数に従ってブール関数の項を並べ替えて、任意のブール関数に対する特別な代数形式を生成し、対応する量子回路を合成する。
2つ目のアルゴリズムは、MCT$回路を基本ゲートに分解するために分解法を適用し、その後、合成された量子回路を単純化し最適化するために一連の単純化規則を適用した。
提案アルゴリズムは、文献における関連する研究と比較して、合成量子回路の量子コストの低減を実現する。
提案アルゴリズムはIBM量子コンピュータに適用可能な量子回路を合成する。
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