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Fredkin CSWAP 量子门的设计
Fredkin 门以物理学家 Edward Fredkin 的名字命名，他引入了可逆计算的概念，并为可逆逻辑门的发展做出了贡献。可逆门在量子计算中非常重要，因为它们可以保存信息，因此可用于构建信息不能丢失的量子电路。Fredkin 门，也称为受控交换 (CSWAP) 门，是量子计算和可逆计算中的三位可逆门。它对三位执行受控交换操作。如果第一位（控制位）设置为 1，Fredkin 门会交换第二位和第三位，如果控制位为 0，则保持不变。可逆逻辑也称为信息无损逻辑，因为嵌入在电路中的信息如果丢失可以恢复。人们设计和发明了许多可逆门。例如 Fredkin 门、Toffoli 门、Peres 门和 Feynman 门。可逆逻辑具有广泛的应用，被认为是未来技术之一。但逻辑电路设计基于不可逆的逻辑门。这些逻辑门有助于未来实现更高端的电路。本文尝试使用可逆门设计逻辑门，并设计了一些高端电路，例如二进制到灰度、灰度到二进制、加法器、减法器等。
标题 多功能可编程硅光子芯片上的量子 Fredkin 和 Toffoli 门 作者 李远，万凌霄，张辉，朱慧辉，Yuzh
引言量子计算1是量子信息处理中的一大挑战，它能够成倍地提高计算速度，并解决许多经典计算无法有效解决的NP难题2,3。最近，利用超导量子比特4、线性光学5、原子6和NMR量子比特7等本征系统实现大规模通用量子计算引起了广泛关注。量子逻辑门作为量子电路的关键元件，对于量子计算至关重要。然而，有效实现更多量子比特的量子逻辑门仍然是一个重大挑战，因为在一个电路中将各种门链接在一起非常困难，例如，三量子比特Toffoli门需要六个CNOT门8，而Fredkin门则对应于更困难的分解。一些实现三量子比特Toffoli 和 Fredkin 门的巧妙方法已通过大规模体光学系统实验得到展示 9,10。通过将量子比特空间扩展到更高维的希尔伯特空间，Lanyon 等人展示了用光子系统实现Toffoli 门 9。实验证明了具有预纠缠输入态的作用于光子的量子 Fredkin 门，其不能充当独立的门装置 10。庞大光门固有的有限可编程性、较低的可扩展性和不稳定性限制了它们的广泛应用。如今，由于大规模电路的精确编程，集成光子电路的蓬勃发展已成为大规模量子计算的范例 5,11-17。本文提出了一种构建量子逻辑门的方案，并制作了可编程的硅基光子芯片，以实现多种量子逻辑门，例如三量子比特的 Fredkin 门和 Toffoli 门。独立编码的光子不是将多量子比特门分解为基本的单量子比特门和双量子比特的 CNOT 门，而是通过一个光学电路来实现
标题低成本的弗雷德金门，辅助空间作者...
有效的量子信息处理部分是最大程度地减少量子逻辑门所需的量子资源。在这里，我们提出了通过利用辅助Hilbert空间来优化最大2 n + 1个两分门和2 N单Qudit门的N- controlled Qubit的弗雷德金门。逻辑门的数量需要改善较早的结果，以模拟任意N Qubit Fredkin大门。尤其是，一个单控制的弗雷德金门（需要三个Qutrit-Qubit部分折叠门）的最佳结果破坏了理论上的非构造性下限五个Qubit Gates的下限。此外，使用其他空间模式的自由度，我们设计了一种可能的体系结构，以实现具有线性光学元素的极化编码的弗雷德金门。