Kvantkretsar för grundläggande matematiska funktioner såsom division krävs för att implementera vetenskapliga datoralgoritmer på kvantdatorer. I detta arbete föreslår vi två konstruktioner för kvant heltal division. Designen är baserad på kvant Clifford + T grindar och är optimerade för T-räkna och T-djup. Kvantkretsar som är baserade på Clifford+T grindar kan göras feltoleranta i naturen men T-porten är mycket kostsam att genomföra. Som ett resultat av detta har minskade T-värden och T-djup blivit viktiga optimeringsmål. Befintlig kvanthårdvara är begränsad i fråga om antal tillgängliga qubits. Därför är underordnade qubits en krets overhead som måste hållas till ett minimum. Vi föreslår två kvant heltal division kretsar. Den första kvant heltal division kretsen är baserad på icke-återställande division algoritm. Den föreslagna icke-återställande divisionskretsen är optimerad för total kvanthårdvara (T- och T-djup) kostnad men kräver 2 * n + 1 anslutna qubits. Vi föreslår också en quantum heltal division krets baserat på restaurering division algoritm. Den föreslagna restaurering division kretsen är optimerad för totala qubits. Konstruktionen kräver endast n kompletterande qubits men kommer att behöva mer kvanthårdvara än den icke-återställande division kretsen. Båda de föreslagna kvantkretsarna är baserade på (i) en ny kvantvillkorad additionskrets, (ii) en ny kvanta adder-subtraktor och (iii) en ny kvanta subtraktionskrets. Dessutom jämförs båda designerna och visas vara överlägsna det befintliga arbetet när det gäller T-räkning och T-djup. Den föreslagna quantum non-restoring heltal division krets har en 96% förbättring i termer av T-räkning och en 93% förbättring i termer av T-djup jämfört med befintligt arbete. Den föreslagna kvantåterställning heltal division krets har en 91% förbättring i termer av T-räkning och en 86% förbättring i termer av T-räkning jämfört med det befintliga arbetet.
Metoden tillämpas också för kvantkrets mönster av heltal division REF.
Quantum Circuit Designs of Integer Division Optimizing T-Count and T-Depth
{'venue': '2017 IEEE International Symposium on Nanoelectronic and Information Systems (iNIS)', 'journal': '2017 IEEE International Symposium on Nanoelectronic and Information Systems (iNIS)', 'mag_field_of_study': ['Mathematics', 'Physics', 'Computer Science']}