發(fā)布時間：2021-10-24 13:37

　　研究量子可逆邏輯電路優(yōu)化設(shè)計問題,提出一種量子可逆邏輯電路自動合成的方法�？墒褂�"圖"的結(jié)構(gòu)來對量子可逆邏輯電路進行編碼,并且專門設(shè)計了幾種變異操作算子來直接修改"圖"的結(jié)構(gòu),并實現(xiàn)了利用"圖"編碼的克隆選擇,最終完成了量子可逆邏輯電路的自動合成。實驗結(jié)果表明所提出的量子可逆邏輯電路自動合成的方法是可行的,具有較高的合成效率,能夠以較快的收斂速度獲取所需合成的量子可逆邏輯電路的的最優(yōu)解。 

【文章來源】：計算機仿真. 2012,29(12)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

通用7}di(7(G7)

。則輸出值變化規(guī)則如下:若?m∈{1，2，…，n－1}，xim=0?∏n－1k=1xik=0，則yin=xin;若?m∈{1，2，…，n－1}，xim=1?∏n－1k=1xik=1，則yin=xin．圖1Toffoli量子門如圖1所示，根據(jù)控制端數(shù)量的不同，Toffoli量子門可以分為非門、控制非門、標(biāo)準(zhǔn)Toffoli門以及通用Toffoli門四種。其中●表示控制端，⊕表示受控端。本文為了描述方便，將端子總數(shù)量為N的Toffoli量子門稱為N階TOF門。量子可逆邏輯電路的邏輯功能可以用真值表表示，也可以用整數(shù)集合的置換表示。例如，圖2的(a)和(b)分別對應(yīng)的是一個三變量的量子可逆邏輯電路的電路圖及其真值表。圖2三變量量子可逆邏輯電路及其真值表為了描述方便，文中將該電路的邏輯功能簡單表示為以下形式:F(0，1，2，3，4，5，6，7)=(4，5，6，1，0，3，2，7)．3量子可逆邏輯電路的自動合成3．1量子可逆邏輯電路編碼方案的設(shè)計量子可逆邏輯電路由輸入、輸出、量子邏輯門以及連接線路四部分構(gòu)成。在用“圖”編碼的量子可逆邏輯電路中，輸入、輸出以及量子邏輯門分別用輸入頂點、輸出頂點、中間頂點表示，連接線路則用有向邊表示。輸入頂點、輸出頂點和中間頂點統(tǒng)稱為頂點，通過有向邊來實現(xiàn)頂點之間的連接即可構(gòu)成“圖”。一個頂點v可以定義為Name［I，O，Q］，Name為頂點v的編號，I代表頂點v的輸入端的數(shù)量，O代表頂點v的輸出端的數(shù)量，Q是預(yù)先設(shè)定的頂點v的功能碼。在本文所提出的電路自動合成方法中，被編碼的頂點類型如表1所示。表1被定義的頂點類型頂點描述門的個數(shù)IOQ輸入0010輸出0101一階TOF門1112二階TOF門1223三階TOF門1334四階TOF門1445五階TOF門1556—414—

改圖結(jié)構(gòu)的變異操作算子。這些變異操作算子的介紹如下:①添加頂點操作:該算子執(zhí)行的操作是往“圖”中添加一個新的中間頂點，中間頂點的類型以及添加的位置均隨機選取，新的中間頂點的輸入端和輸出端通過添加有向邊與其它頂點建立連接。例如，在圖3的頂點E與頂點F之間添加一個新的頂點G［3，3，4］，其操作結(jié)果如圖4(a)所示。②修改頂點操作:該算子執(zhí)行的操作是隨機選中“圖”的一個中間頂點并對其類型進行修改。中間頂點類型的修改會導(dǎo)致該頂點輸入端和輸出端的數(shù)量變化，因此，還需要添加或者刪除部分有向邊。例如，將圖3中的頂點D［3，3，4］修改成為D［2，2，3］，其操作結(jié)果如圖4(b)所示。③頂點互換操作:該算子執(zhí)行的操作是隨機選中“圖”的兩個中間頂點并將這兩個中間頂點的位置互換。在交換兩中間頂點位置后，還需要對兩個中間頂點的輸入邊和輸出邊執(zhí)行相應(yīng)的修改操作。例如，將圖3中的頂點D［3，3，4］與頂點F［1，1，2］位置互換，操作完成后其結(jié)果如圖4(c)所示。圖4修改圖結(jié)構(gòu)的變異操作算子④刪除頂點操作:該算子執(zhí)行的操作是隨機選中“圖”中的一個中間頂點并將其刪除。另外，所有與該頂點相連接的有向邊也將被刪除，被刪除的有向邊所連接的其它頂點之間則通過添加有向邊來建立新的連接。例如，將圖3中的頂點E刪除，其操作結(jié)果如圖4(d)所示。⑤有向邊互換操作:該算子執(zhí)行的操作是首先隨機選中“圖”中的一個中間頂點，然后再隨機選中該頂點的一個控制端，最后將該控制端和受控端這兩個端子的輸入邊的起始位置進行互換，并且將這兩個端子的輸出邊的終止位置進行互換。例如，將圖3中頂點E［3，3，4］的編號為1的控制端和編號為3的受控端所連接的有向邊進行互換，其操作結(jié)果如圖4(e)所示。6)替換評估種群Ac

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于位運算的量子可逆邏輯電路快速綜合算法[J]. 李志強,陳漢武,李文騫.  計算機科學(xué). 2008(03)
[2]基于Reed-Muller量子可逆邏輯電路的綜合快速算法[J]. 李志強,陳漢武.  揚州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2006(04)



本文編號：3455379