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量子计算因其能够比最著名的传统算法更快地解决某些计算问题而引起了人们的极大兴趣。功能齐全且可扩展的量子计算机可以改变科学研究、材料科学、化学和药物发现等各个领域。然而，在嘈杂的中尺度量子 (NISQ) 时代，量子硬件面临着包括退相干、门不保真和受限量子比特连通性在内的挑战。高效实现多量子比特门对于推进量子计算至关重要，特别是考虑到近期量子硬件的限制，例如缺乏全到全量子比特连通性。在这些门中，Toffoli 门（或 CCNOT 门）在各种量子算法和纠错方案中起着关键作用。虽然已经提出了各种分解策略，但它们通常假设理想化的全到全连通性，而这在大多数 NISQ 硬件上是不可用的。本文介绍了一种使用回声交叉共振 (ECR) 门对 Toffoli 门进行新分解的方法，这是许多超导量子比特架构（包括 IBM Quantum 硬件）的原生操作。通过利用 ECR 门与超导量子比特技术的固有兼容性，这种方法旨在促进 Toffoli 门的实现，从而有可能减少电路深度并提高近期量子硬件上量子电路实现的效率。
arXiv:2501.02222v1 [quant-ph] 2025 年 1 月 4 日
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