量子可逆邏輯電路的研究及設(shè)計(jì).pdf

1、量子可逆邏輯是最近幾十年中迅速發(fā)展起來的新興研究領(lǐng)域。在20世紀(jì)60年代,科學(xué)家Landauer指出在高科技技術(shù)與系統(tǒng)中,當(dāng)采用不可逆操作的電路時(shí),會(huì)存在能量損耗問題,并且每傳遞1bit信息時(shí)會(huì)損耗kTln2的熱量。然而在1973年,科學(xué)家Bennett發(fā)現(xiàn)能耗問題其實(shí)來源于計(jì)算過程中的不可逆操作,當(dāng)計(jì)算過程采用的是可逆操作時(shí),就不會(huì)存在能量損耗問題。因此,可逆邏輯在最近幾十年中受到各方面越來越多的關(guān)注,并且已經(jīng)運(yùn)用在多種領(lǐng)域,如光學(xué)計(jì)

2、算機(jī)、納米技術(shù)、量子計(jì)算機(jī)等。
　　本文在研究量子可逆邏輯特性與現(xiàn)存的量子可逆邏輯電路結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,主要完成了以下一些工作:
　　(1)提出了一種新型的量子可逆全加法器結(jié)構(gòu)以及新型的量子可逆 BCD加法電路。
　　本文提出了以導(dǎo)師和作者名字命名的量子可逆邏輯門—ZRQ1門,該門能夠獨(dú)立完成量子可逆全加法器結(jié)構(gòu)的功能;并在此門的基礎(chǔ)上再結(jié)合基本的量子可逆邏輯門,以經(jīng)典BCD加法電路的研究為理論平臺(tái)設(shè)計(jì)出一種新型量子可逆BC

3、D加法電路;并對(duì)量子可逆邏輯電路設(shè)計(jì)理論與工藝實(shí)現(xiàn)途徑、量子結(jié)構(gòu)加法器最優(yōu)參數(shù)提取方法等應(yīng)用進(jìn)行分析研究。
　　(2)提出一種通過控制線來控制量子可逆全加法器和全減法器以及量子可逆BCD加法電路和減法電路之間的轉(zhuǎn)換。
　　本文提出了以導(dǎo)師和作者名字命名的另一個(gè)量子可逆邏輯門—ZRQ2門,該門不僅能完成(1)中提出的量子可逆全加法器結(jié)構(gòu)的功能,還可以完成量子可逆全減法器結(jié)構(gòu)的功能;并在此門和(1)的基礎(chǔ)上,通過一種控制線控制的

4、方式設(shè)計(jì)出了新型的量子可逆BCD加/減法電路,同時(shí),還提出另外兩種量子可逆BCD加/減法電路的設(shè)計(jì)方案;三種方案極大地減少電路的量子復(fù)雜度。
　　(3)提出了新型的1-bit量子可逆比較器和4-bit量子可逆比較器的電路模型。
　　利用(2)設(shè)計(jì)的ZRQ2門為基礎(chǔ),本文設(shè)計(jì)出能完成1-bit量子可逆比較器功能的ZRQC裝置,并在此裝置的基礎(chǔ)上提出更為復(fù)雜的4-bit量子可逆比較器;設(shè)計(jì)出的量子可逆比較器與以往的相比,無論是在