رایانه¬های کوانتومی نوید حل مشکلاتی را ارائه می دهند که در رایانه های معمولی غیرقابل حل هستند. پیشرفت های اخیر در محاسبات کوانتومی تحمل خطا نشان داده است که بر خلاف شک و تردیدهای پیشین، در اصل محاسبات کوانتومی مقیاس بزرگ حتی با اجزای اصلی ناقص امکان پذیر است. علاوه بر این، در حال حاضر پیشرفت های زیادی درجهت طراحی اجزای اصلی مانند گیت های منطقی کوانتومی جهان¬شمول انجام شده است. سنتز بهینه و یافتن بهترین مدار برای یک توصیف داده شده، مسأله¬ای است که همواره موردنظر محققین قرار گرفته است. این در حالی است که برای یافتن بهترین پاسخ باید یک یا چند معیار هزینه تعریف شود و بهینه بودن نسبت به این معیارها ارزیابی گردد. مدارات منطقی کوانتومی از گیت های کوانتومی متوالی ساخته می شوند که بر روی کیوبیت ها عمل می کنند و ممکن است با وجود تجزیه یک گیت پیچیده به دنباله ای از گیت¬های کوانتومی یک یا دو کیوبیتی، به طور مستقیم در یک ماشین کوانتومی فیزیکی قابل پیاده سازی نباشد. بنابراین، باید آن را به مجموعه ای از عملیات کوانتومی پایه¬ پشتیبانی شده در سیستم کوانتومی موردنظر تجزیه کرد. اگر چه به طور معمول در محاسبات کوانتومی گیت cnot مورد استفاده قرار می گیرد، درعین حال تنها سیستم های فوتونیکی به طور مستقیم از آن پشتیبانی می کنند. به دلیل اهمیت موضوع، در این پایان نامه، سعی برآن شده تا ضمن معرفی کتابخانه¬ای جامع از گیت¬های کوانتومی، روشی مبتنی بر الگوریتم ژنتیک به منظور سنتز و بهینه سازی خودکار و چند هدفه ساخت گیت ها و مدارات کوانتومی ارائه گردد، بطوریکه در این روش، تجزیه عملیات به دیگر عملیات پایه، به سیستم کوانتومی، گیت و یا مداری خاص منحصر نباشد و با بزرگ شدن مدار کوانتومی، سنتز با مشکل مواجه نگردد.