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许多量子算法都利用了辅助位，即用于在计算过程中存储临时信息的额外空闲位，这些信息通常在使用后恢复到其原始状态。辅助位有多种用途，例如减少总执行时间。在某些情况下，它们可以渐进地改善电路分解的深度。这凸显了量子程序中一个重要的时空权衡——我们以辅助位的形式花费额外的空间，以减少输入电路的深度。真正的量子机器的量子比特数量有限，因此充分利用它们以更快地计算更大、更有用的问题非常重要。最近，[1] 证明了高维量子比特可以作为某些电路元件中辅助位的替代品，效果很好。虽然量子电路通常以量子比特上的二进制逻辑门来表示，但在许多量子技术中，这种两级抽象是肤浅的。超导量子比特 [2] 和捕获离子 [3] 具有无限多种可能的状态，而较高的状态通常被抑制。不幸的是，通过访问这些状态，计算会受到更多种类的错误的影响，实际上错误类型的数量在计算基数中呈二次方增长 [1]。但是，如果正确使用量子比特状态，则获得的好处会超过这种成本。具体来说，我们在计算过程中暂时使用量子比特状态，同时保持电路的二进制输入和输出。
通过中间量子实现有效的量子电路分解
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