[發明專利]具有減少的T門計數的量子電路

在審

• 申請號: 201780094725.3
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN111373421A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: C.吉德尼
• 申請（專利權）人: 谷歌有限責任公司
• 主分類號: G06N10/00
• 分類號: G06N10/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 金玉潔

1.一種用于在兩個控制量子位和目標量子位上執行臨時Toffoli量子邏輯門的方法，所述方法包括：

獲取處于A態的輔助量子位；

計算所述兩個控制量子位的邏輯與，并將計算的邏輯與存儲在所述輔助量子位的態中，包括用所述兩個控制量子位的邏輯與替換所述輔助量子位的A態；

在(i)存儲所述兩個控制量子位的邏輯與的所述輔助量子位和(ii)所述目標量子位之間應用CNOT量子邏輯門，所述輔助量子位充當所述CNOT量子邏輯門的控制量子位；

提供存儲所述兩個控制量子位的邏輯與的所述輔助量子位作為一個或多個附加運算的資源；

反計算所述兩個控制量子位的邏輯與，包括通過用A態替換存儲所述兩個控制量子位的計算的邏輯與的所述輔助量子位的態來恢復所述輔助量子位的A態；以及

提供處于恢復的A態的所述輔助量子位作為一個或多個附加運算的資源。

2.根據權利要求1所述的方法，其中，提供處于A態的所述輔助量子位作為一個或多個附加運算的資源包括提供處于A態的所述輔助量子位以執行T門。

3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述方法用于在兩個控制量子位和目標量子位上執行第一臨時Toffoli量子邏輯門，并且其中，提供處于恢復的A態的所述輔助量子位作為一個或多個附加運算的資源包括提供處于恢復的A態的所述輔助量子位以在兩個控制量子位和目標量子位上執行第二臨時Toffoli量子邏輯門。

4.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，計算所述兩個控制量子位的邏輯與和反計算所述兩個控制量子位的邏輯與包括執行六個T門。

5.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，計算所述兩個控制量子位的邏輯與并將計算的邏輯與存儲在所述輔助量子位的態中包括：

在處于|A態的所述輔助量子位和第一控制量子位之間應用CNOT門；

將T門的厄米共軛應用于所述輔助量子位；

在所述輔助量子位和第二控制量子位之間應用CNOT門；

將T門應用于所述輔助量子位；

在所述輔助量子位和所述第一控制量子位之間應用CNOT門；

將T門的厄米共軛應用于所述輔助量子位；以及

將哈達瑪門應用于所述輔助量子位，以將所述兩個控制量子位的邏輯與存儲在所述輔助量子位的態中。

6.根據權利要求5所述的方法，還包括將S門應用于存儲所述兩個控制量子位的邏輯與的所述輔助量子位。

7.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，通過用A態替換存儲所述兩個控制量子位的計算的邏輯與的所述輔助量子位的態來恢復所述輔助量子位的A態包括：

將哈達瑪門應用于存儲所述兩個控制量子位的邏輯與的所述輔助量子位；

將T門應用于所述輔助量子位；

在所述輔助量子位和第一控制量子位之間應用CNOT門；

將T門的厄米共軛應用于所述輔助量子位；

在所述輔助量子位和第二控制量子位之間應用CNOT門；

將T門應用于所述輔助量子位；以及

在所述輔助量子位和所述第一控制量子位之間應用CNOT門，以使所述輔助量子位處于|A態。

8.根據權利要求7所述的方法，還包括將S門應用于所述輔助量子位。

9.一種量子計算設備，包括：

量子位的寄存器，所述量子位包括兩個控制量子位、目標量子位和以初始態準備的輔助量子位；

耦接到所述量子位的寄存器的多條控制線；

耦接到所述多條控制線的多個控制電路，所述多個控制電路被配置為執行前述權利要求中任一項所述的方法。