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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 重點科技研究學院
  3. 積體電路設計與自動化學位學程
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/101765
標題: 透過與邏輯閘降減導向技術映射與 T 最佳化可逆卵石遊戲技術改進量子預言機合成
Improving Quantum Oracle Synthesis via AND-Reduction-Driven Technology Mapping and T-Optimized Reversible Pebbling Techniques
作者: 楊翔淳
Hsiang-Chun Yang
指導教授: 黃鐘揚
Chung-Yang Ric Huang
關鍵字: 量子運算,量子預言機合成NPN類別技術映射可逆卵石遊戲時空體積
Quantum Computing,Quantum Oracle SynthesisNPN ClassesTechnology MappingReversible Pebbling GameSpace-Time Volume
出版年 : 2026
學位: 碩士
摘要: 量子預言機在量子演算法與密碼學中扮演重要角色。傳統的合成流程會先將經典電路轉換為 XOR-AND 圖(XAG),再將該 XAG 編譯成量子預言機。然而,現有的 XAG 合成流程往往忽略較高輸入扇入的邏輯元件,導致生成的 XAG 含有過多的與邏輯閘,進而使量子預言機需要更高資源實現。
我們提出一個新的量子預言機合成流程,在技術映射中引入 NPN 類別以降低 XAG 中 AND 閘的數量。此外,我們針對可逆卵石遊戲中的與邏輯閘鏈運算提出一種降低 T-count 為目標的最佳化演算法。最後,我們針對一個新的最佳化目標–時空體積提出一個啟發式演算法。
實驗結果顯示,與典型合成流程相比,時空體積平均降低 45.6%。此外,透過在映射過程中允許更豐富的邏輯元件(例如 AND3 與 AIA 閘),我們在 T-count上平均可達到 1% 的改善。總體而言,我們所提出的流程能以更低的資源成本完成量子預言機合成。
Quantum oracles play an important role in quantum algorithms and cryptography. Traditional synthesis pipelines first transform a classical circuit into an Xor-And graph (XAG) and then compile the XAG into a quantum oracle. However, existing XAG-based synthesis flows often overlook higher-fanin logic components, which can lead to XAGs with excessive AND gates and, consequently, quantum oracles with higher resource requirements. We propose a quantum oracle synthesis flow that incorporates NPN classes into technology mapping to reduce the number of AND gates in the mapped XAG. We also introduce a T-optimized algorithm that reduces the cost of AND-chain recomputation within reversible pebbling game. In addition, we propose a heuristic method for optimizing a resource metric called space--time volume. Experimental results show an average 45.6% reduction in space-time volume compared with the typical oracle synthesis flow. Moreover, by enabling richer logic components, such as AND3 and AIA gates, during mapping, the proposed flow achieves an average 1.5% reduction in T-count. Overall, the proposed flow enables quantum oracle synthesis with lower resource costs.
URI: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/101765
DOI: 10.6342/NTU202600718
全文授權: 同意授權(限校園內公開)
電子全文公開日期: 2026-03-05
顯示於系所單位:積體電路設計與自動化學位學程

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