量子可逆邏輯電路的研究及設計.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域。在20世紀60年代,科學家Landauer指出在高科技技術與系統(tǒng)中,當采用不可逆操作的電路時,會存在能量損耗問題,并且每傳遞1bit信息時會損耗kTln2的熱量。然而在1973年,科學家Bennett發(fā)現(xiàn)能耗問題其實來源于計算過程中的不可逆操作,當計算過程采用的是可逆操作時,就不會存在能量損耗問題。因此,可逆邏輯在最近幾十年中受到各方面越來越多的關注,并且已經運用在多種領域,如光學計

2、算機、納米技術、量子計算機等。
　　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構基礎上,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構以及新型的量子可逆 BCD加法電路。
　　本文提出了以導師和作者名字命名的量子可逆邏輯門—ZRQ1門,該門能夠獨立完成量子可逆全加法器結構的功能;并在此門的基礎上再結合基本的量子可逆邏輯門,以經典BCD加法電路的研究為理論平臺設計出一種新型量子可逆BC

3、D加法電路;并對量子可逆邏輯電路設計理論與工藝實現(xiàn)途徑、量子結構加法器最優(yōu)參數(shù)提取方法等應用進行分析研究。
　　(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換。
　　本文提出了以導師和作者名字命名的另一個量子可逆邏輯門—ZRQ2門,該門不僅能完成(1)中提出的量子可逆全加法器結構的功能,還可以完成量子可逆全減法器結構的功能;并在此門和(1)的基礎上,通過一種控制線控制的

4、方式設計出了新型的量子可逆BCD加/減法電路,同時,還提出另外兩種量子可逆BCD加/減法電路的設計方案;三種方案極大地減少電路的量子復雜度。
　　(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)設計的ZRQ2門為基礎,本文設計出能完成1-bit量子可逆比較器功能的ZRQC裝置,并在此裝置的基礎上提出更為復雜的4-bit量子可逆比較器;設計出的量子可逆比較器與以往的相比,無論是在