量子可逆組合邏輯器件的設(shè)計(jì)與研究
發(fā)布時(shí)間:2021-12-24 12:46
作為量子計(jì)算和可逆計(jì)算研究的關(guān)鍵技術(shù)之一,對(duì)可逆邏輯的研究顯得尤為重要?赡孢壿嬙谏镄畔W(xué)、DNA計(jì)算、納米技術(shù)、低功耗集成電路、信息安全等很多現(xiàn)代科學(xué)領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。自1961年,Landauer提出可逆性與計(jì)算過(guò)程中的能量損耗有必然聯(lián)系的論點(diǎn)以來(lái),可逆邏輯的研究正引起越來(lái)越多的關(guān)注。本文在分析可逆邏輯特性和現(xiàn)存可逆線路結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,主要完成以下研究工作:(1)提出了一種新型可逆量子結(jié)構(gòu)加法器和量子結(jié)構(gòu)無(wú)等待進(jìn)位加法器提出了以導(dǎo)師和學(xué)位申請(qǐng)人名字命名的量子邏輯門(mén)—“ZS”門(mén)。同時(shí)以該門(mén)為基礎(chǔ),構(gòu)建了一種新型的可逆加法電路模型,開(kāi)展了對(duì)量子邏輯器件設(shè)計(jì)理論與工藝實(shí)現(xiàn)途徑、量子結(jié)構(gòu)加法器最優(yōu)參數(shù)提取方法等的研究與應(yīng)用。(2)提出了一種新型的可逆量子結(jié)構(gòu)陣列乘法器,并構(gòu)建了該乘法器的晶體管設(shè)計(jì)模型。以經(jīng)典邏輯中乘法器結(jié)構(gòu)為研究基礎(chǔ),完成了可逆邏輯下量子結(jié)構(gòu)乘法器構(gòu)造與模型分析,同時(shí),首次提出了量子結(jié)構(gòu)陣列乘法器。這種可逆陣列乘法器可以獨(dú)立完成帶符號(hào)結(jié)構(gòu)的可逆乘法運(yùn)算。提出了量子加法結(jié)構(gòu)的晶體管構(gòu)造以及量子結(jié)構(gòu)陣列乘法器的晶體管構(gòu)造,將經(jīng)典邏輯理論能耗問(wèn)題降至最低,并能極大地減少量子邏...
【文章來(lái)源】:華東交通大學(xué)江西省
【文章頁(yè)數(shù)】:68 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 引言
1.2 可逆計(jì)算
1.3 本文的研究?jī)?nèi)容和論文結(jié)構(gòu)
第二章 量子可逆邏輯線路的基本理論
2.1 量子比特
2.2 多量子比特
2.3 基本量子門(mén)
2.3.1 量子非門(mén)
2.3.2 量子受控非門(mén)(Feynman gate,FG)
2.3.3 量子 Toffoli 門(mén)(TG)
2.3.4 控制交換門(mén)(FRG)
2.4 量子代價(jià)
2.5 本章小結(jié)
第三章 量子可逆全加法器及量子可逆無(wú)等待進(jìn)位加法器
3.1 量子可逆“ZS”門(mén)
3.2 基于量子可逆“ZS”門(mén)的量子無(wú)等待進(jìn)位加法器
3.3 量子無(wú)等待進(jìn)位加法器綜合分析
3.3.1 不同的量子可逆進(jìn)位產(chǎn)生和進(jìn)位傳遞函數(shù)產(chǎn)生裝置的比較
3.3.2 量子無(wú)等待進(jìn)位加法器的性能分析
3.3.3 最低標(biāo)準(zhǔn)分析
3.4 本章小結(jié)
第四章 量子可逆陣列乘法器及其晶體管實(shí)現(xiàn)
4.1 基本量子可逆邏輯門(mén)的雙通道 MOS 管傳輸門(mén)實(shí)現(xiàn)
4.2 量子可逆 ZS 系列門(mén)及其雙通道 MOS 管傳輸門(mén)實(shí)現(xiàn)
4.2.1 ZS 門(mén)的晶體管構(gòu)造
4.2.2 ZS2 門(mén)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
4.2.3 ZS3 門(mén)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
4.3 可逆陣列乘法器的設(shè)計(jì)
4.3.1 量子可逆的部分積產(chǎn)生電路
4.3.2 基于“ZS”系列門(mén)的部分積加法陣列電路
4.4 可逆陣列乘法器的性能分析
4.4.1 能耗分析
4.4.2 時(shí)間復(fù)雜度分析
4.5 本章小結(jié)
第五章 可逆算術(shù)邏輯單元
5.1 引言
5.2 可逆的算術(shù)邏輯單元(Reversible ALU)
5.2.1 量子可逆算術(shù)操作
5.2.2 量子可逆邏輯操作
5.3 小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
6.1 全文總結(jié)
6.2 今后的工作與展望
參考文獻(xiàn)
個(gè)人簡(jiǎn)歷 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及主持參與課題
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]量子可逆邏輯電路綜合[J]. 樂(lè)亮,解光軍. 合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2010(01)
博士論文
[1]可逆計(jì)算中邏輯綜合若干問(wèn)題研究[D]. 管致錦.南京航空航天大學(xué) 2008
本文編號(hào):3550510
【文章來(lái)源】:華東交通大學(xué)江西省
【文章頁(yè)數(shù)】:68 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 引言
1.2 可逆計(jì)算
1.3 本文的研究?jī)?nèi)容和論文結(jié)構(gòu)
第二章 量子可逆邏輯線路的基本理論
2.1 量子比特
2.2 多量子比特
2.3 基本量子門(mén)
2.3.1 量子非門(mén)
2.3.2 量子受控非門(mén)(Feynman gate,FG)
2.3.3 量子 Toffoli 門(mén)(TG)
2.3.4 控制交換門(mén)(FRG)
2.4 量子代價(jià)
2.5 本章小結(jié)
第三章 量子可逆全加法器及量子可逆無(wú)等待進(jìn)位加法器
3.1 量子可逆“ZS”門(mén)
3.2 基于量子可逆“ZS”門(mén)的量子無(wú)等待進(jìn)位加法器
3.3 量子無(wú)等待進(jìn)位加法器綜合分析
3.3.1 不同的量子可逆進(jìn)位產(chǎn)生和進(jìn)位傳遞函數(shù)產(chǎn)生裝置的比較
3.3.2 量子無(wú)等待進(jìn)位加法器的性能分析
3.3.3 最低標(biāo)準(zhǔn)分析
3.4 本章小結(jié)
第四章 量子可逆陣列乘法器及其晶體管實(shí)現(xiàn)
4.1 基本量子可逆邏輯門(mén)的雙通道 MOS 管傳輸門(mén)實(shí)現(xiàn)
4.2 量子可逆 ZS 系列門(mén)及其雙通道 MOS 管傳輸門(mén)實(shí)現(xiàn)
4.2.1 ZS 門(mén)的晶體管構(gòu)造
4.2.2 ZS2 門(mén)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
4.2.3 ZS3 門(mén)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
4.3 可逆陣列乘法器的設(shè)計(jì)
4.3.1 量子可逆的部分積產(chǎn)生電路
4.3.2 基于“ZS”系列門(mén)的部分積加法陣列電路
4.4 可逆陣列乘法器的性能分析
4.4.1 能耗分析
4.4.2 時(shí)間復(fù)雜度分析
4.5 本章小結(jié)
第五章 可逆算術(shù)邏輯單元
5.1 引言
5.2 可逆的算術(shù)邏輯單元(Reversible ALU)
5.2.1 量子可逆算術(shù)操作
5.2.2 量子可逆邏輯操作
5.3 小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
6.1 全文總結(jié)
6.2 今后的工作與展望
參考文獻(xiàn)
個(gè)人簡(jiǎn)歷 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及主持參與課題
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]量子可逆邏輯電路綜合[J]. 樂(lè)亮,解光軍. 合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2010(01)
博士論文
[1]可逆計(jì)算中邏輯綜合若干問(wèn)題研究[D]. 管致錦.南京航空航天大學(xué) 2008
本文編號(hào):3550510
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