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量子计算机可看作是量子图灵机,量子图灵机则可等价于量子逻辑电路,量子电路是研究量子信息的主流模型。随着量子信息快速发展,量子电路越来越复杂,自动高效的设计出复杂量子电路的相关理论与方法也倍受关注。由于量子电路由各类量子门的组合与级联而成,量子门是实现量子计算的基础,所以量子门的最优化将直接影响着量子逻辑电路的整体优化程度。量子门分为量子逻辑门和量子非逻辑门,与量子逻辑门相比,量子非逻辑门能综合出更优的量子电路,因此量子非逻辑门的综合问题一直是人们研究的重点。虽然已经有了许多算法被提出,但绝大多数的综合算法还存在许多明显的不足。我们通过研究发现构造新型量子逻辑门,来避免直接使用量子非逻辑门,可以将此难题简化为较易解决的量子逻辑门的综合问题,从而来优化综合量子电路的整体结构。因此本论文对量子非逻辑门构造新型量子逻辑门及相关理论进行了深入研究和探索,主要研究工作及成果如下:(1)提出基于NCV量子门库的新型量子逻辑门的量子电路综合。由于控制平方根非门(CV,CVt)是非置换门,许多现有方法不能直接使用NOT门,CNOT门,控制平方根非门量子门库(NCV)综合最优3量子电路,关键是如何将NCV门库映射成四值逻辑问题。首先,我们给出直接使用NCV门库来有效地创建较小量子成本的新型量子逻辑门库的解决方案。接下来,提出一种使用CNOT和控制平方根非门的量子逻辑门库快速直接构建新型最优量子逻辑门库的通用方法。最后,我们给出一些使用这些新型置换量子门综合量子电路的实验,并且对所提出的这个新型量子电路综合的方法进行了详细分析。(2)提出构建一种新型量子逻辑门的通用算法。由于非置换量子门比置换量子门的规则更为复杂,因此在综合算法时应当避免直接使用非置换量子门,关键方法是使用非置换量子门来创建新的置换量子门来代替这些非置换量子门。所以,我们提出了一种使用CNOT门和非置换量子门自动构建新型最优量子逻辑门库的通用算法。我们的方法是基于穷举搜索法的思想来遍历所有可能的解,在不受量子线数量限制的情况,找到具有较低的量子代价的量子逻辑门的所有组合情况,给出了我们的算法,并详细分析了实验结果。