[发明专利]利用共享ZMODD提取ESOP乘积项间公因子的可逆电路综合方法

说明书

本发明公开一种利用共享ZMODD提取ESOP乘积项间公因子的可逆电路综合方法，属于可逆电路综合与设计技术领域；该方法主要包括以下步骤：使用共享ZMODD表示多输出函数的ESOP，由共享ZMODD采取迭代方式提取ESOP乘积项间的公因子，根据提取公因子的结果，进行可逆电路综合。本发明通过共享ZMODD来表示ESOP立方体集合，借助现有变量排序技术Sifting技术对共享ZMODD进行变量排序，根据输入变量结点的共享来提取立方体间的公因子，可以提取数量大于2的立方体间的公因子，同时也可以做到尽可能地提取多个立方体间的最大公因子，从而在量子成本与量子位数之间进行权衡，并降低综合所得可逆电路的量子成本。

技术领域

本发明涉及可逆电路综合与设计技术领域，尤其涉及一种利用共享ZMODD提取ESOP乘积项间公因子的可逆电路综合方法。

背景技术

可逆电路是采用信息无损计算模式的电路形式，可以实现理论上的近似零功耗。由于量子计算的固有可逆性，使得可逆电路成为量子计算机的基本部件以及量子电路模型的核心部分。降低可逆电路的量子成本有助于降低量子电路实现的计算复杂度，减少可逆电路的量子位数则有助于降低量子电路实现的硬件复杂度。

积之异或和(ESOP，Exclusive-Sum-Of-Products)，是函数基于“与-异或”运算的逻辑表示，即由异或运算连接一组乘积项的表示形式，常采用立方体集合表示。零抑制多输出决策图(ZMODD，Zero-suppressed Multiple-Output Decision Diagram)，是立方体特别是多输出立方体的一种图形表示，如果将一个ESOP立方体表示为一个ZMODD，那么ESOP立方体集合则可以表示为共享ZMODD。

由于ESOP的乘积项可以直接映射为一个多控制线的可逆逻辑门，因此常被用来作为一种表示模型进行可逆电路的综合。为降低由ESOP综合所得可逆电路的量子成本，现有基于ESOP的可逆电路综合方法常采用立方体表示并通过立方体分解来提取乘积项间的公因子，由于立方体表示难以直接体现乘积项间的结构相似性，因此不利于乘积项间公因子的提取，不利于降低综合所得可逆电路的量子成本。

Lukac M等采用的ESOP立方体分解方法仅提取乘积项间文字数为2的公因子。该文方法一是没有对立方体的输入部分进行变量排序，因此不能很好地提取多个乘积项间的公因子，尽管该文方法可以在一定程度上降低由ESOP综合所得可逆电路的量子成本，但是相对而言量子成本仍然较高；二是没有提取乘积项间的最大公因子，导致综合所得可逆电路的量子位数较多。(Lukac M et al，2011)

Parlapalli S P等采用的ESOP立方体分解方法仅提取2个立方体间的公因子，尽管可以做到提取2个乘积项间的最大公因子，使得综合所得可逆电路的量子位数较少，但是由于没有提取数量大于2的立方体间的公因子，导致综合所得可逆电路的量子成本较高。(Parlapalli S P et al，2017)

综上所述，目前基于ESOP立方体分解的可逆电路综合方法一是综合所得可逆电路的量子成本较高，二是没有综合考虑量子成本与量子位数，在量子成本和量子位数之间进行权衡，因此亟待找到一种新的可逆电路综合方法，能够在量子成本和量子位数之间进行权衡，并降低综合所得可逆电路的量子成本。

参考文献：

Lukac M,Kameyama M,Perkowski M,Kerntopf P.Decomposition of reversiblelogic function based on cube-reordering[J].FACTA UNIVERSITATIS(NIS),2011,24(3):403-422.