物理学。Rev.A 93，022311（2016）-应用于多控制Toffoli优化的相对相位Toffoli-门的优点

使用相对相位Toffoli门的优点，并应用于多控制Toffoli-优化

德米特里·马斯洛夫

物理学。版次A93，022311–2016年2月10日出版

摘要

Toffoli门到相对阶段的各种实现方式已经为人所知多年。与常规Toffoli门相比，其优点是电路尺寸较小。然而，它的使用通常仅限于在设计中演示量子控制，例如最后应用Toffoli门的设计，或者出于某些特定原因，相对相位无关紧要。人们普遍认为，相对相位偏差会妨碍相对相位Toffoli门在实际大规模设计中发挥很大作用。在本文中，我们报告了三种电路恒等式，它们提供了用更简单的相对相位实现替换多控制Toffoli门的某些配置的方法，在某些量子位上达到可选择的幺正，并且不改变整体功能。我们通过将这些恒等式应用于实现多个控制Toffoli门的已知电路的优化，说明了其优点，并报告了受控电路的减少-不计数， $T型$ 计数，以及使用安西拉的数量。我们建议，对相对阶段Toffoli实现及其使用进行进一步研究可能会产生其他优化。