近日，深圳量子科学与工程研究院余大鹏院士、闫飞副研究员与中科院计算所孙晓明研究员团队合作，在量子算法实现和量子架构领域取得新进展. 研究团队提出并实验实现了一种易于扩展的量子版本逻辑“与”（AND）门，大大降低了在量子系统中实现与逻辑的硬件成本，为实现一系列关键量子算法。根据。相关研究成果将于2022年11月14日以“using AND logic”为题发表在国际权威期刊《自然物理学》上。

量子计算在解决一些问题上具有超越经典计算的潜力，包括数据库搜索、大数质因数分解等社会生活中广泛应用的问题。为了在特定的量子计算设备上运行量子算法，需要将描述算法的量子电路分解为硬件本身支持的一系列基本量子逻辑门操作。这个编译过程有很多选项。虽然条条大路通罗马谷歌优化，但最终的演出结果却大相径庭。优化后的量子逻辑门序列编译策略可以获得更短的物理操作序列，从而使量子比特可以在有限的生命周期内运行。执行更多任务。因此，为了最大限度地发挥量子器件的性能，

一个。QuAND门和反QuAND门分解方法及真值表；b. 多位控制Z门分解电路在这项工作中，研究团队提出了量子版与门（AND，简称QuAND）的概念。经典与门是不可逆运算，而量子运算必须是可逆的。为了突破这个限制，Quand门利用量子比特的辅助能级来扩展信息编码空间，从而在保持运算的同时获得AND门的效果。的可逆性。QuAND门丰富了量子基础指令集的工具箱，可以大大降低分解大规模量子电路的成本，如多位门、量子算术电路等在量子算法中广泛应用的重要量子电路。

8位超导量子芯片，包含量子位（红色、蓝色）、可调耦合器（紫色）、控制信号线（橙色）等模块研究团队研发了一款基于超导量子位的8位量子处理器，该处理器利用最新的可调耦合器与具有固定频率位的高可扩展性架构相结合，同时简化了布线方案。在实验中，通过对耦合器应用选择性驱动来实现高保真 QuAND 门操作。

基于Quand门和实验测量的真值表的4位、6位和8位门的电路拆解方法通过在不同的量子位对之间按特定顺序级联Quand门，并精确校准位因子的相位，得到了研究团队成功实现了如何使用浅层电路构建多位门，最高可达 8 位。传统方法需要使用至少与位数成二次方缩放的双位门，而基于 QuAND 门的优化方法仅需要线性量。由于大大减少了门操作开销，实验团队成功实现了迄今为止最大的多位门（之前的记录是4位）。在此基础上，研究团队利用实现的多位门展示了搜索算法，

基于多位门的搜索算法演示这项工作演示了如何在可扩展的量子计算硬件上构建非传统的量子逻辑门操作谷歌优化，从而优化量子算法的编译结果到可执行的量子电路，并说明量子硬件的操纵潜力，丰富逻辑门集合的重要性为未来更大规模和更有意义的量子算法的应用奠定了基础。在该研究成果中，南方科技大学博士生褚骥和中科院计算技术研究所博士生何晓宇为论文共同第一作者。通讯作者为量子研究所颜飞副研究员，中国科学院计算技术研究所孙晓明研究员、量子研究院院长于大鹏院士。该研究工作得到了广东省科技厅、深圳市科技创新委员会、国家自然科学基金委员会、中国科学院和南方科技大学的大力支持。相关论文链接：中国科学院和南方科技大学。相关论文链接：中国科学院和南方科技大学。相关论文链接：