量子邏輯電路的研究與設(shè)計.pdf

1、為了解決芯片功耗和計算復(fù)雜度問題,量子計算是最近國際上研究的熱點之一。量子態(tài)疊加性所引入了的超并行計算可以大大提高信息處理效率。量子計算機能夠利用量子并行計算的優(yōu)勢為經(jīng)典計算機中的NP問題設(shè)計多項式時間的算法。在對量子計算體系的探索過程中,用量子計算電路實現(xiàn)經(jīng)典的布爾邏輯運算非常重要。量子邏輯電路的高效設(shè)計方法,對未來量子計算機的發(fā)展和應(yīng)用有著巨大的推動作用。
　　 邏輯電路的分析和設(shè)計一直是經(jīng)典計算和電路設(shè)計領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容

2、。本論文著眼于量子計算領(lǐng)域中邏輯電路的研究與設(shè)計,具體對以下內(nèi)容進行了研究:
　　 1.提出基于量子ETOF門的任意邏輯電路的設(shè)計方法。提出ETOF門的概念,并給出從基于SOP的經(jīng)典邏輯電路描述到基于ETOF門的量子邏輯電路描述的轉(zhuǎn)換算法,該算法能夠處理大變量的多輸出函數(shù)。編寫軟件工具實現(xiàn)算法,通過對MCNC基準(zhǔn)電路的測試實驗結(jié)果表明,量子ETOF門能夠高效地實現(xiàn)邏輯功能,轉(zhuǎn)換后ETOF積項數(shù)與轉(zhuǎn)換前SOP積項數(shù)相比平均減少了3

3、0.2％。
　　 2.針對ETOF門的靈活性,提出ETOF門的物理實現(xiàn)方案。結(jié)合線性光學(xué)器件和非線性cross=Kerr介質(zhì),采用模塊式設(shè)計方法,自下而上地構(gòu)建出ETOF門結(jié)構(gòu)。
　　 3.研究量子邏輯電路在量子算法中的應(yīng)用。詳細分析Grover算法中的Oracle函數(shù)的作用和特點,當(dāng)輸入為疊加態(tài)時,量子邏輯電路能夠同時計算每一個分量的函數(shù)值,體現(xiàn)了量子并行性。結(jié)合Deutsch-Jozsa算法和Grover算法的優(yōu)勢,