[发明专利]一种基于布尔表达式图的量子可逆电路综合方法

权利要求书

1.一种基于布尔表达式图的量子可逆电路综合方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1,根据变量对的共享度对函数变量进行分组，实现变量排序；

布尔函数f：{0，1}ⁿ→{0,1}有n个变量为{x_i|1≤i≤n}，对于一个变量x_i(1≤i＜n)，计算x_i与每一个变量x_j(i＜j≤n)所构成变量对(i,j)的共享度，具体包括：遍历所有乘积项，统计的4种可能形式和x_ix_j的出现频率之和，并统计的存在形式个数，计算关于其存在形式个数的平均出现频率，该平均出现频率即为变量对(i,j)的共享度；

将共享度不为0的变量对(i,j)添加到集合h中，对于集合h中的每一个变量对(i,j)，如果(i,j)中的i以及j均不在集合g中出现，则将(i,j)添加到集合g，同时将(i,j)从集合h中删除；

对于集合h中剩余的每一个变量对(i,j)，如果(i,j)中的i不在集合g中出现，则将(i,-)添加到集合g中，(i,-)表示变量x_i不与其他变量进行配对，如果(i,j)中的j不在集合g中出现，则将(j，-)添加到集合g中；

集合g中的变量对(i,j)中变量出现的次序则构成了一个变量顺序；

S2,根据所得变量分组，由函数表达式构建布尔表达式图BED；

BED是一个有向无环图G＝(V,E)，V＝{v_j|1≤j≤N}为结点集合，E则是结点间边的集合；

结点v_j有3种类型：终端结点、变量结点和运算符结点，所述终端结点包含0结点v_t,0和1结点v_t,1，除终端结点外，每个结点v_j有2个子结点：0分支子结点v_j,0和1分支子结点v_j,1，结点v_j的函数使用表示；

对于结点v_j，假设v_j,0和v_j,1的结点函数分别为和如果v_j是x_i变量结点，则当v_j是运算符结点时，假设运算符使用op表示，如果op为not，那么否则，

根据步骤S1所得的集合g，按照其中变量对的顺序依次解析函数f的表达式中的乘积项，并对乘积项实施Θ运算，从而构建用于表示布尔函数f的BED；所述Θ运算的含义是：

当函数表达式为积之和表示，则Θ运算代表逻辑或运算；

当函数表达式为积之异或和表示，则Θ运算代表逻辑异或运算；

S3,根据步骤S2所得的BED进行量子可逆电路综合，具体包括：

(1)构建结点v_j的局部最优量子可逆子电路

采用深度优先遍历的后序方式访问BED的结点v_j，如果v_j是变量结点，则将其综合为一条线，如果v_j是运算符结点，则根据其结点函数基于NCV量子门库构建局部最优量子可逆子电路；

(2)将BED结点综合所得量子可逆子电路级联为量子可逆电路。

2.根据权利要求1所述的基于布尔表达式图的量子可逆电路综合方法，其特征在于，当的4种可能形式和x_ix_j均不在任何一个乘积项中出现，则其共享度为0。

3.根据权利要求1所述的基于布尔表达式图的量子可逆电路综合方法，其特征在于，在BED构建过程中，使用NPN等价规则、同构子图化简以及二运算符割化简规则对BED进行化简。

4.根据权利要求1所述的基于布尔表达式图的量子可逆电路综合方法，其特征在于，构建运算符结点v_j的局部最优量子可逆子电路包括以下结点类型:not结点，and结点，nand结点，xor结点，biimp结点，or结点，nor结点，imp结点，nimp结点，limp结点和nlimp结点。