論文の概要: A Scalable Synthesis Algorithm for Reversible Functions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.02632v2
• Date: Fri, 25 Apr 2025 14:53:16 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-02 19:15:52.374815
• Title: A Scalable Synthesis Algorithm for Reversible Functions
• Title（参考訳）: 可逆関数のためのスケーラブルな合成アルゴリズム
• Authors: Moein Sarvaghad-Moghaddam, Morteza Saheb Zamani, Mehdi Sedighi,
• Abstract要約: 本稿では,変換に基づく可逆回路の正確な合成法を提案する。 実験により, 最先端の精密合成法に比べ, T-ゲートの量で最大99%の改善が得られた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.3654846342364308
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Reversible computation is an emerging technology that has gained significant attention due to its critical role in quantum circuit synthesis and low-power design. This paper introduces a transformation-based method for exact synthesis of reversible circuits. The proposed approach utilizes a novel adaptation of the Quine-McCluskey algorithm to eliminate input-output discrepancies in the truth table, transforming the permutation matrix into an identity matrix. Furthermore, a novel search space reduction technique is presented which, combined with the primary method, enables the synthesis algorithm to handle high-input reversible functions. This approach combines the influence of multiple control qubits on a target qubit, evaluating their collective impact. This aggregation can decrease the control qubit count within quantum gates. Consequently, it proves beneficial for applications like surface code error correction architectures as well as current Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) hardwares. Experimental results demonstrate significant improvements over the state-of-the-art exact synthesis methods, achieving up to 99% improvements in terms of the number of levels of T-gates.
• Abstract（参考訳）: 可逆計算は、量子回路合成と低消費電力設計において重要な役割を担っているため、新たな技術である。 本稿では,変換に基づく可逆回路の正確な合成法を提案する。 提案手法は、Quine-McCluskeyアルゴリズムの新たな適応を利用して、真理表における入出力の相違を解消し、置換行列を恒等行列に変換する。 さらに,本手法と組み合わせて,高入力可逆関数を合成アルゴリズムで処理できる新しい探索空間削減手法を提案する。 このアプローチは、ターゲット量子ビットに対する複数の制御量子ビットの影響を結合し、それらの集団的影響を評価する。 このアグリゲーションは、量子ゲート内の制御量子ビット数を減少させることができる。 その結果、現在のノイズ中間スケール量子(NISQ)ハードウェアと同様に、表面コードエラー訂正アーキテクチャのようなアプリケーションにとって有益であることが証明された。 実験結果から, 最先端の精密合成法に比べ, Tゲートの量で最大99%の改善が得られた。

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