Dynamic variational unitary synthesis for terminalmeasurement tasks

在噪声中等规模量子（ noisy intermediate-scale quantum，NISQ）设备上，受控非（ controlledNOT，CNOT）门具有较高噪声和执行开销。面向目标酉操作后接计算基测量、且不额外引入辅助量子比特的场景，为进一步降低任意酉综合中的双量子比特门开销，提出一种动态变分酉算子综合方法（ Dynamic Variational Unitary Synthesis，DVUS）。DVUS以QFAST生成的参数化酉门块线路为基础，对包含待测量量子比特的末端二、三比特门块进行动态重构，并通过末端CNOT结构后处理将满足条件的量子控制关系转化为经典条件控制；同时基于延迟测量关系将动态门块纳入变分综合损失函数，实现末端测量语义下的完整线路评价。采用3～6比特随机线路酉矩阵和QFAST公开的真实线路开展实验，并与QFAST和QuCT比较。结果表明，在统一综合精度下，DVUS在3～6比特随机任务中平均减少CNOT门0.93～3.82个，最高降幅约26%；在37个真实线路实例中，25个获得了有效动态化结果，其CNOT门数均低于对应QFAST结果；在3～5比特的30个可与QuCT比较的实例中，DVUS在28个实例上取得了更低的CNOT门数。