摘要:当前的量子程序一般由量子电路表示, 由多个量子门组成. 如果程序包含了被直接表示为酉矩阵的门, 需要将这些量子门转化为基本门所构成的量子电路. 该步骤被称为量子电路合成. 然而, 当前的合成方法可能会生成包含数千个门的量子电路. 这些量子电路的质量较低, 在部署到真实含噪声的量子硬件时非常容易输出错误的结果. 此外, 在保证门数量较小的情况下, 当量子比特数量增至8时, 量子电路合成需要数周甚至数月的时间. 在这项工作中, 提出一种量子电路合成方法, 实现从酉矩阵到高质量量子电路的快速合成. 首先介绍一种迭代方法, 通过插入电路模块来逼近目标酉矩阵. 在迭代中, 提出一种具有奖励机制的前瞻策略减少冗余量子门. 在量子电路合成的加速过程中, 为了减少候选电路模块的空间, 提出一种剪枝方法, 首先描述每个候选电路模块的闭包来刻画电路的表示空间, 然后基于模块的表示空间重叠率进行剪枝, 以此构建一个小而高质量的候选集合. 此外, 为了减少搜索最优门参数的开销, 将选定的候选与目标酉矩阵打包成统一电路, 然后通过计算其在基态上的期望来快速获得近似距离. 实验证明, 与当前的最优的量子电路合成方法QuCT和QFAST相比, 该方法在5–8量子比特量子电路合成中实现了减少门数量为原有方法的37.04%–62.50%, 同时实现3.7–20.6倍的加速.