一种基于LI门的3位量子乘法器设计方法

本发明涉及量子电路设计领域，特别是一种基于li门的3位量子乘法器设计方法。

背景技术：

1、乘法器是量子计算机重要部件，不同于经典计算，量子计算具有不可克隆特性，因此研究量子乘法器很有价值。

2、在噪声存在的情况下进行稳健量子计算必须考虑量子电路的容错实现。clifford+ t电路是一种容易广泛认可的容错实现解决方案。基于clifford + t电路的乘法器的重要性能指标为t计数和电路宽度。

3、在量子计算中，信息单元用量子比特表示，它有两个基本量子态和，基本量子态简称为基态。一个量子比特可以是两个基态的线性组合，常被称为叠加态，可表示为，其中和b是两个复数。

4、目前来说，现有技术中的乘法器电路结构复杂，效率低下。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于li门的3位量子乘法器设计方法，利用li门的共轭对称特性，用li门实现3位量子乘法器。这个3位量子乘法器的高效性体现为：只需t计数154和电路宽度9实现3位整数乘法。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于li门的3位量子乘法器设计方法，利用li门、受控非门和非门实现fmm模块，然后利用li门、受控非门、非门和量子交换门实现smm模块；最后由fmm模块和smm模块构成基于li门的3位量子乘法器的设计方法。

3、在一较佳的实施例中：fmm模块的量子电路利用1个li1门、8个li2门、3个li2门的变体、23个受控非门和1个非门实现fmm模块，它的t计数为84，电路宽度为9。

4、在一较佳的实施例中：smm模块的量子电路利用2个li1门、8个li2门、21个受控非门、2个非门和6个量子交换门实现smm模块，它的t计数为70，电路宽度为9。

5、在一较佳的实施例中：所述量子电路实现过程为：利用fmm模块和smm模块实现基于li门的3位量子乘法器设计电路，将乘法器应用到量子态上得到：

6、

7、其中和分别是整数a和b的二进制表示，是一个6位正数s的二进制表示，,.

8、基于li门的3位量子乘法器的t计数为154，电路宽度为9。

9、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：利用li门的共轭对称特性，用li门实现3位量子乘法器。这个3位量子乘法器的高效性体现为：只需t计数154和电路宽度9实现3位整数乘法。

技术特征：

1.一种基于li门的3位量子乘法器设计方法，其特征在于，利用li门、受控非门和非门实现fmm模块，然后利用li门、受控非门、非门和量子交换门实现smm模块；最后由fmm模块和smm模块构成基于li门的3位量子乘法器的设计方法。

2.根据权利要求1所述的一种基于li门的3位量子乘法器设计方法，特征在于：fmm模块的量子电路利用1个li1门、8个li2门、3个li2门的变体、23个受控非门和1个非门实现fmm模块，它的t计数为84，电路宽度为9。

3.根据权利要求1所述的一种基于li门的3位量子乘法器设计方法，特征在于：smm模块的量子电路利用2个li1门、8个li2门、21个受控非门、2个非门和6个量子交换门实现smm模块，它的t计数为70，电路宽度为9。

4.根据权利要求1所述的一种基于li门的3位量子乘法器设计方法，特征在于：所述量子电路实现过程为：利用fmm模块和smm模块实现基于li门的3位量子乘法器设计电路，将乘法器应用到量子态上得到：

技术总结
本发明提供一种基于LI门的3位量子乘法器设计方法，属于量子线路设计领域。本发明利用LI门设计FMM和SMM模块，然后由FMM和SMM模块构成3位量子乘法器的设计方法。本发明的优点是利用LI门的共轭对称特性，用LI门实现3位量子乘法器。这个3位量子乘法器的高效性体现为：只需T计数154和电路宽度9实现3位整数乘法。

技术研发人员：范萍,樊浩宇,黄基,黎海生
受保护的技术使用者：闽江学院
技术研发日：
技术公布日：2024/6/18