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文章背景与核心概要

在实用量子计算的发展过程中，高效实现高级量子门至关重要。本文针对双量子比特激发算符（double qubit excitation operator），提出了一种经过深度优化的量子电路分解方案，成功将 CNOT 门的数量刷新至创纪录的 12 个，超越了此前 13 个 CNOT 门的行业最优（SOTA）水平。

除了创造最低的 CNOT 门数量（12个）之外，该新型电路在所有以往的 SOTA 电路中还实现了最低的 CNOT 电路深度（10）以及最低的总电路深度（16）。同时，与以往 SOTA 电路中最低的单量子比特门数量（11个）相比，该方案仅增加了 2 个额外的单量子比特门，在整体资源开销控制上取得了显著突破。

A 12-CNOT Double Qubit Excitation Gate

Summary

This paper introduces an optimized quantum circuit decomposition for the double qubit excitation operator, achieving a record-low count of 12 CNOT gates. This improves upon the previous state-of-the-art (SOTA) implementation of 13 CNOTs while optimizing circuit depth and maintaining minimal one-qubit gate overhead.

本文介绍了一种针对双量子比特激发算符的优化量子电路分解方法，实现了创纪录的 12 个 CNOT 门低计数。这超越了先前 13 个 CNOT 门的行业最优（SOTA）实现，同时优化了电路深度并保持了极小的单量子比特门开销。

Metadata & Publication Details

  • arXiv Identifier: arXiv:2608.11733 [quant-ph]
  • Title: A 12-CNOT Double Qubit Excitation Gate
  • Author: Irfansha Shaik
  • Primary Subject: Quantum Physics (quant-ph)
  • Secondary Subject: Artificial Intelligence (cs.AI)
  • Submitted On: 12 August 2026
  • Document Info: 4 pages, 5 figures, 1 table
  • arXiv 标识符： arXiv:2608.11733 [quant-ph]
  • 标题： A 12-CNOT Double Qubit Excitation Gate
  • 作者： Irfansha Shaik
  • 主要学科： 量子物理 (quant-ph)
  • 次要学科： 人工智能 (cs.AI)
  • 提交日期： 2026年8月12日
  • 文档信息： 4页，5个图表，1张表格

Abstract

Effective implementation of high-level quantum gates is essential for practical quantum computing. To the best of our knowledge, we present the first reported 12-CNOT decomposition of the double qubit excitation operator, improving upon state-of-the-art (SOTA) implementations with 13 CNOTs. Our new circuit has the lowest CNOT count (12), lowest CNOT depth (10), and lowest total circuit depth (16) among all the previous SOTA circuits. Further, we only added 2 extra one-qubit gates compared to the lowest one-qubit gate count (11) among the previous SOTA circuits.

高效实现高级量子门对于实用量子计算至关重要。据我们所知，我们首次报告了双量子比特激发算符的 12-CNOT 分解，改进了拥有 13 个 CNOT 门的行业最优（SOTA）实现。在所有先前的 SOTA 电路中，我们的新电路具有最低的 CNOT 门数量（12）、最低的 CNOT 深度（10）以及最低的总电路深度（16）。此外，与先前 SOTA 电路中最低的单量子比特门数量（11）相比，我们仅增加了 2 个额外的单量子比特门。

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External References & Citations