关键词:
多值量子逻辑
多值广义Toffoli门
多值模加门
量子加法器电路
量子乘法器电路
摘要:
多值量子加法器和乘法器电路作为量子算法的基础组件,其低成本实现对提升这些算法的效率意义重大.现有研究多集中于三值与四值系统,而针对更高值电路的相关设计仍有较大发展空间.因此,低成本构建适用于不同量子层级的加法器和乘法器电路,是多值量子逻辑领域的重要研究方向.本文对此展开研究,主要内容如下:
(1)三值Toffoli门和Feynman门的拓展.基于多值单量子比特门和M-S门实现三值Toffoli门的多值拓展,构建了多值广义Toffoli门.并依据整数模加运算规则,拓展三值Feynman门,设计了可执行输入模加运算的多值模加门.
(2)四值及以上多值量子加法器电路通用架构设计.利用广义Toffoli门和模加门,提出四值及以上多值量子加法器电路的通用架构.与现有同类电路相比,由此架构生成的四值加法器电路具备更低的量子成本和硬件复杂度,以及更少的常数输入和垃圾输出.
(3)多值2×2量子乘法器电路通用架构设计.运用多值量子门,构建乘法器部分积电路.结合加法器电路,设计了乘法器求和网络电路,基于这两类电路提出多值2×2量子乘法器电路的通用架构.