量子邏輯電路的研究與設計.pdf

1、為了解決芯片功耗和計算復雜度問題,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計方法,對未來量子計算機的發(fā)展和應用有著巨大的推動作用。
　　 邏輯電路的分析和設計一直是經(jīng)典計算和電路設計領域的重要研究內(nèi)容

2、。本論文著眼于量子計算領域中邏輯電路的研究與設計,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基準電路的測試實驗結果表明,量子ETOF門能夠高效地實現(xiàn)邏輯功能,轉換后ETOF積項數(shù)與轉換前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。結合線性光學器件和非線性cross=Kerr介質,采用模塊式設計方法,自下而上地構建出ETOF門結構。
　　 3.研究量子邏輯電路在量子算法中的應用。詳細分析Grover算法中的Oracle函數(shù)的作用和特點,當輸入為疊加態(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。結合Deutsch-Jozsa算法和Grover算法的優(yōu)勢,