쓰레기 큐 비트를 제거하는 것이 왜 중요합니까?

대부분의 가역적 양자 알고리즘은 CCNOT (Toffoli gate) 또는 CSWAP (Fredkin gate)와 같은 표준 게이트를 사용합니다. 일부 작업에는 상수가 필요하기 때문에 입력 및 입력과 출력의 개수가 동일 같이 쓰레기 큐빗 (또는 정크 큐빗 )을 계산하는 과정에서 나타난다.$\left|0\right>$

따라서 같은 주요 회로 실제로는 | X ⟩ | 0 ⟩ ↦ | f ( x ) ⟩ | g ⟩ , 어디 | g는 ⟩ 가비지 큐빗 (S)를 나타낸다.$\left|x\right>\mapsto\left|f(x)\right>$$\left|x\right>\left|0\right>\mapsto\left|f(x)\right>\left|g\right>$
$\left|g\right>$

원래 값을 유지하는 회로는 $\left|x\right>\left|0\right>\left|0\right>\mapsto\left|x\right>\left|f(x)\right>\left|g\right>$

회로를 가역적으로 유지하려면 가비지 큐 비트가 불가피하다는 것을 알고 있지만 많은 출처 그것들을 제거하는 것이 중요하다고 주장합니다. 왜 그래야만하지?${}^1$

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출처 요청으로 인해이arXiv 논문pg 8을참조하십시오.${}^1$

그러나 이러한 각 간단한 작업에는 여러 개의 추가 보조 큐 비트가 포함되어있어 중간 결과를 저장하는 역할을하지만 결국에는 관련이 없습니다. 불필요한 [sic] 공간을 낭비하지 않으려면 이러한 큐 비트를 0으로 재설정하여 재사용 할 수 있도록하는 것이 중요합니다

또는 이 arXiv 종이 라고하는

효율적인 양자 회로를 설계하려면 가비지 큐 비트와 ancilla 큐 비트를 제거해야합니다.

또는 다른 많은 출처 -Google 검색 은 많은 조회수를 생성합니다.

$f:\{0,1\}\to\{0,1\}$$f$$f(x)=x$$C_f$$x$$f(x)$$|x\rangle\to|x\rangle$$\frac{1}{\sqrt{2}}|0\rangle + \frac{1}{\sqrt{2}}|1\rangle$$\frac{1}{\sqrt{2}}|0\rangle + \frac{1}{\sqrt{2}}|1\rangle$$\frac{1}{\sqrt{2}}|0\rangle + \frac{1}{\sqrt{2}}|1\rangle$$|0\rangle$$0$$1$

그러나 다음과 같은 회로를 사용할 때 중간 단계에서 정크를 생성했다고 가정 해 봅시다.

.

$|x\rangle|0\rangle = \left(\frac{1}{\sqrt{2}}|0\rangle + \frac{1}{\sqrt{2}}|1\rangle \right)|0\rangle$$\frac{1}{\sqrt{2}}|00\rangle + \frac{1}{\sqrt{2}}|11\rangle$

$$\frac{1}{2}|00\rangle + \frac{1}{2}|01\rangle + \frac{1}{2}|10\rangle + \frac{1}{2}|11\rangle$$

$0$$\frac{1}{2}$$0$$1$

출처 : Umesh Vazirani 교수의 EdX 강의 .

$\left|x\right>\left|0\right>\left|0\right>\mapsto\left|x\right>\left|f(x)\right>\left|g\right>$$\left|x\right>\left|f(x)\right>\left|0\right>$