基于规则的量子可逆电路化简方法研究开题报告

1. 研究目的与意义

迄今为止，虽然世界上还没有真正意义的量子计算机，但是世界主要经济发达国家都在制定战略性规划，各国有代表性的实验室正以巨大的热情投入人财物，期望在新一代计算机的科学与技术上占据领导地位。正因为实现量子计算机的技术困难重重，而量子计算机的实现必将为信息科学与通信技术带来革命性的突破，所以量子可逆逻辑电路的设计、优化与测试等方法的研究作为量子信息与量子计算理论的基础研究越来越受到理论研究者与应用研究者的关注。

可逆电路的优化是可逆逻辑综合的关键问题之一。提出的许多可逆逻辑综合算法，虽可以较高效率综合出电路，但并非最优电路。除了穷举法之外，几乎所有可逆逻辑的综合方法均不能保证结果的最优性，所以可逆电路的优化有着广泛的需求。量子可逆电路优化的目标，是在保持该电路功能不变的前提下，尽可能地减少电路的量子代价（代价通常用逻辑门的数量来衡量)。

目前常用的量子逻辑门有not门、cnot门、toffoli门、通用toffoli门等。

2. 研究内容和问题

基本内容：

1、阅读规则算法文献，理解，掌握规则算法

2、阅读最近可逆电路优化算法文献，作为实验结果的对比文献

3. 设计方案和技术路线

资料查询，阅读可逆电路优化相关文献，总结规则化简算法，研究比较相关规则化简算法。使用高级程序语言c 和数据结构链表实现算法。

输入数据文件到双向链表，将控制位，目标位，存入双向链表节点中。控制位和目标位以整数的形式表示。

规则优化算法的实现，通过指针扫描双向链表，判断并调用相应的规则，化简电路。

4. 研究的条件和基础

安装有vs2022的计算机；

存有可逆电路的数据文件；

图书馆及网络提供的丰富查询资源；