[发明专利]一种新型的基于ESOP表示模型的可逆电路综合方法

说明书

本发明提出一种新型的基于ESOP表示模型的可逆电路综合方法，涉及可逆电路及量子电路综合设计技术领域；本方法先使用SFDD表示多输出布尔函数F，识别出F的各个输出函数的线性变量；再利用加权二部图为各个输出函数分配线性变量，然后利用SFDD检测线性变量的独立性并对成功分配线性变量的输出函数进行排序确定输出函数被综合的顺序；根据排序结果，基于MPMCT门库，采用ESOP表示模型综合可逆电路。本发明解决基于ESOP表示模型综合可逆电路所得电路量子位数相对较高的问题，目的是降低基于ESOP表示模型综合可逆电路所得电路的量子位数。

技术领域

本发明涉及可逆电路及量子电路综合设计技术领域，尤其涉及一种新型的基于ESOP表示模型的可逆电路综合方法。

背景技术

从可逆逻辑的量子计算应用来看，衡量可逆电路的优劣主要有2个技术指标，一个是量子成本，另一个是量子位数。降低可逆电路的量子成本有助于降低其量子电路实现的容错成本。然而，由于量子位在当前量子工艺下是一种非常珍贵的硬件资源，减少量子位数则更有助于可逆电路在当前量子工艺下的物理实现。

基于功能表示模型和基于ESOP(积之异或和,Exclusive-Sum-Of-Products)表示模型综合可逆电路能够获得量子位数相对较少的电路，因此得到了较多的关注与应用。对于一个输入数为n、输出数为m的不可逆布尔函数，其可逆实现所需量子位数的下界为max(n,m)，上界为n+m。基于功能表示模型综合可逆电路能够遵循量子位数的上界和下界约束，因此所得电路的量子位数相对较少，但量子成本却偏高。基于ESOP表示模型综合可逆电路所得电路的量子成本虽然相对较低，但由于量子位数仅仅满足了上界约束，故所得的量子位数相对较高。

综上所述，为推动可逆电路在当前量子工艺下的物理实现，有必要找到一种新的基于ESOP表示模型的可逆电路综合方法，在获得相对较低量子成本的同时，减少所得电路的量子位数。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够通过识别函数的线性变量来重用电路中已有电路线的新型基于ESOP表示模型的可逆电路综合方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种新型的基于ESOP表示模型的可逆电路综合方法，包括以下步骤：

S1,使用共享功能决策图SFDD表示多输出布尔函数F：{0,1}ⁿ→{0,1}^m，其中n个输入变量构成集合X＝{x₁,x₂,…,x_n}，m个输出函数构成集合F＝{f₁,f₂,…,f_m}；根据绘制出的SFDD图G以及线性变量识别规则识别出多输出布尔函数F的各个输出函数f_j的线性变量x_i，从而得到输出函数集合和线性变量集合以及F_LV与X_LV之间的关系即X_LV中的一个变量至少是F_LV中一个函数的线性变量，类似地，F_LV中的一个函数至少包含一个线性变量且该变量属于X_LV；

其中，所述线性变量识别规则具体为：

给定表示多输出布尔函数F的SFDD图G，对于图G中表示输出函数f_j的功能决策图FDD，假设由其根结点至结点v_k的路径为最长支配活性路径，并且至v_k所在图G中的层中的其他结点之间不存在路径，那么当路径中的一个使用变量x_i标记的结点v_i是线性结点时，x_i是f_j的线性变量；