Optimization of Quantum Boolean Circuits by Relative-Phase Toffoli Gates

托夫利门 量子门 受控非门 计算机科学 量子电路 非逻辑 逻辑门 实现(概率) 算法 算术 量子 逻辑综合 量子计算机 数学 量子纠错 物理 量子力学 逻辑族 统计
作者
Shohei Kuroda,Shigeru Yamashita
出处
期刊:Lecture Notes in Computer Science 卷期号:: 20-27 被引量:2
标识
DOI:10.1007/978-3-031-09005-9_2
摘要

To realize quantum Boolean circuits, Toffoli gates are often used as logic primitives. Then Toffoli gates are decomposed to physically realizable gates, i.e., CNOT, H and T gates when we consider fault-tolerant implementation. The realization cost of a T gate is huge compared to the other gates, and thus we often consider the number of T gates. We need seven T gates to decompose a Toffoli gate. However, if we allow to add some relative phases to some output quantum states, we can implement a Toffoli gate by only four T gates. Such an approximate Toffoli gate is called a relative-phase Toffoli gate (RTOF). This paper proposes an optimization method of quantum circuit by using RTOFs. When we optimize a circuit by replacing a Toffoli gate with a RTOF, some relative phase errors are added. Our method tries to correct such relative phases by using S gates.

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