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摘要 —近年来，量子计算界见证了大量在近期硬件上实现非平凡量子计算的新方法。一个重要的研究方向是将任意纠缠态（表示为幺正）分解为量子电路，即量子处理器支持的一系列门。众所周知，对于当前嘈杂的中等规模量子设备而言，分解时间较长和多量子比特门纠缠较多的电路容易出错。为此，人们对开发基于启发式的方法来发现紧凑电路产生了浓厚的兴趣。我们为此做出了贡献，提出了 QuantumCircuitOpt (QCOpt)，这是一个新颖的开源框架，它实现了数学优化公式和算法，用于将任意幺正门分解为一系列硬件原生门。QCOpt 的一个核心创新是它为其生成的量子电路提供最优性保证。具体来说，我们表明 QCOpt 可以将最多四个量子比特的电路中所需的门数量减少 57%，并且在商用计算硬件上的运行时间不到几分钟。我们还通过与简单的强力枚举算法进行比较，验证了 QCOpt 作为量子电路设计工具的有效性。我们还展示了 QCOpt 包如何适应各种内置类型的本机门集，这些门集基于不同的硬件平台，例如 IBM、Rigetti 和 Google 生产的硬件平台。我们希望这个包将促进量子处理器设计人员以及量子物理学家进一步探索算法。
QuantumCircuitOpt：可证明最优量子电路设计的开源框架
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