論文の概要: The PPKN Gate: An Optimal 1-Toffoli Input-Preserving Full Adder for Quantum Arithmetic

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.12073v2
• Date: Tue, 16 Dec 2025 09:27:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-17 14:48:05.941176
• Title: The PPKN Gate: An Optimal 1-Toffoli Input-Preserving Full Adder for Quantum Arithmetic
• Title（参考訳）: PPKNゲート:量子算術のための最適1-トフォリ入力保存フルアダ
• Authors: G. Papakonstantinou,
• Abstract要約: PPKN Gateは1つのToffoliゲートと5つのCNOTゲートのみを使用して同じ入力保存機能を実現する新しい設計である。 量子コストは10で論理深度は4で、PPKNゲートはHNGゲートよりも複雑かつ高速である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Efficient arithmetic operations are a prerequisite for practical quantum computing. Optimization efforts focus on two primary metrics: Quantum Cost (QC), determined by the number of non-linear gates, and Logical Depth, which defines the execution speed. Existing literature identifies the HNG gate as the standard for Input-Preserving Reversible Full Adders. HNG gate typically requires a QC of 12 and a logical depth of 5, in the area of classical reversible circuits. This paper proposes the PPKN Gate, a novel design that achieves the same inputpreserving functionality using only one Toffoli gate and five CNOT gates. With a Quantum Cost of 10 and a reduced logical depth of 4, the PPKN gate outperforms the standard HNG gate in both complexity and speed. Furthermore, we present a modular architecture for constructing an n-bit Ripple Carry Adder by cascading PPKN modules.
• Abstract（参考訳）: 効率的な算術演算は実用的な量子コンピューティングの前提条件である。 最適化の取り組みは、非線形ゲートの数によって決定される量子コスト(QC)と、実行速度を定義する論理深さの2つの主要な指標に焦点を当てている。 既存の文献では、HNG ゲートを Input-Preserving Reversible Full Adders の標準として定義している。 HNGゲートは典型的には12のQCと論理深度5の古典可逆回路の領域を必要とする。 本稿では,1つのToffoliゲートと5つのCNOTゲートのみを用いて,同じ入力保存機能を実現する新しい設計であるPPKNゲートを提案する。 量子コストは10で論理深度は4で、PPKNゲートはHNGゲートよりも複雑かつ高速である。 さらに,PPKN モジュールをカスケードすることで n ビットの Ripple Carry Adder を構築するモジュールアーキテクチャを提案する。

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