量子可逆组合逻辑器件的设计与研究

发布时间：2021-12-24 12:46

　　作为量子计算和可逆计算研究的关键技术之一，对可逆逻辑的研究显得尤为重要。可逆逻辑在生物信息学、DNA计算、纳米技术、低功耗集成电路、信息安全等很多现代科学领域有着重要的应用。自1961年，Landauer提出可逆性与计算过程中的能量损耗有必然联系的论点以来，可逆逻辑的研究正引起越来越多的关注。本文在分析可逆逻辑特性和现存可逆线路结构的基础上，主要完成以下研究工作：（1）提出了一种新型可逆量子结构加法器和量子结构无等待进位加法器提出了以导师和学位申请人名字命名的量子逻辑门—“ZS”门。同时以该门为基础，构建了一种新型的可逆加法电路模型，开展了对量子逻辑器件设计理论与工艺实现途径、量子结构加法器最优参数提取方法等的研究与应用。（2）提出了一种新型的可逆量子结构阵列乘法器，并构建了该乘法器的晶体管设计模型。以经典逻辑中乘法器结构为研究基础，完成了可逆逻辑下量子结构乘法器构造与模型分析，同时，首次提出了量子结构阵列乘法器。这种可逆阵列乘法器可以独立完成带符号结构的可逆乘法运算。提出了量子加法结构的晶体管构造以及量子结构阵列乘法器的晶体管构造，将经典逻辑理论能耗问题降至最低，并能极大地减少量子逻... 

【文章来源】：华东交通大学江西省

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 可逆计算
    1.3 本文的研究内容和论文结构
第二章 量子可逆逻辑线路的基本理论
    2.1 量子比特
    2.2 多量子比特
    2.3 基本量子门
        2.3.1 量子非门
        2.3.2 量子受控非门（Feynman gate,FG）
        2.3.3 量子 Toffoli 门（TG）
        2.3.4 控制交换门（FRG）
    2.4 量子代价
    2.5 本章小结
第三章 量子可逆全加法器及量子可逆无等待进位加法器
    3.1 量子可逆“ZS”门
    3.2 基于量子可逆“ZS”门的量子无等待进位加法器
    3.3 量子无等待进位加法器综合分析
        3.3.1 不同的量子可逆进位产生和进位传递函数产生装置的比较
        3.3.2 量子无等待进位加法器的性能分析
        3.3.3 最低标准分析
    3.4 本章小结
第四章 量子可逆阵列乘法器及其晶体管实现
    4.1 基本量子可逆逻辑门的双通道 MOS 管传输门实现
    4.2 量子可逆 ZS 系列门及其双通道 MOS 管传输门实现
        4.2.1 ZS 门的晶体管构造
        4.2.2 ZS2 门的设计与实现
        4.2.3 ZS3 门的设计与实现
    4.3 可逆阵列乘法器的设计
        4.3.1 量子可逆的部分积产生电路
        4.3.2 基于“ZS”系列门的部分积加法阵列电路
    4.4 可逆阵列乘法器的性能分析
        4.4.1 能耗分析
        4.4.2 时间复杂度分析
    4.5 本章小结
第五章 可逆算术逻辑单元
    5.1 引言
    5.2 可逆的算术逻辑单元（Reversible ALU）
        5.2.1 量子可逆算术操作
        5.2.2 量子可逆逻辑操作
    5.3 小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 今后的工作与展望
参考文献
个人简历 在读期间发表的学术论文及主持参与课题
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]量子可逆逻辑电路综合[J]. 乐亮,解光军.  合肥工业大学学报(自然科学版). 2010(01)

博士论文
[1]可逆计算中逻辑综合若干问题研究[D]. 管致锦.南京航空航天大学 2008



本文编号：3550510