基于控制K次平方根非门的类Toffoli门构造方法

在量子电路综合算法中,由于非置换量子门比置换量子门具有更复杂的规则,直接使用非置换量子门会大幅度提高综合算法的复杂性,因此可先使用非置换量子门生成相应的置换量子门,然后再用这些置换量子门综合所求量子可逆逻辑电路,从而提高算法性能。本文重点研究如何用非置换量子门构造新的置换量子门,为此吸收了格雷码的思想,提出了一种高效的递归构造方法,实现使用控制非门和控制K次平方根非门(非置换量子门),快速生成最优的类Toffoli门(置换量子门)。     

扩展Toffoli门及其在多输出电路设计中的应用

用量子计算电路实现布尔逻辑运算是发展量子计算的一个重要目标。提出了量子扩展Toffoli门,及其在实现多输出逻辑电路中的转换算法。该算法将传统PLA文件的SOP积项转换到实现等价逻辑功能的量子Toffoli积项,能够用量子扩展Toffoli门实现。通过MCNC基准电路的测试结果表明,与经典PLA描述相比,用扩展Toffoli门能够更有效地描述多输出逻辑函数。     

基于矩阵初等变换的量子可逆逻辑电路双向综合算法

基于矩阵初等变换,提出了量子可逆逻辑电路双向综合算法。该算法依据两数字间的汉明距离,通过交换矩阵行号或矩阵元素对量子可逆逻辑电路的矩阵进行初等行变换。在变换的过程中,利用邻接矩阵的电路转化规则,生成任意给定置换的量子可逆逻辑电路。与其它同类算法相比,由于不需要穷尽搜索,该算法的时空复杂度有大幅降低;又由于采用任意n量子扩展通用Toffoli门,该算法可综合任一置换(奇或偶置换)的量子可逆逻辑电路,并且电路中门的数量有所减少。     

基于多目标扩展通用Toffoli门的量子比较器设计

利用多目标扩展通用Toffoli门,提出了经典量子信息比较器的设计构造方法,并对其正确性进行了理论证明,在此基础之上,给出了量子比较器在简单搜索问题中的一个应用。与其它同类量子比较器相比,此比较器通过减少使用辅助位来节约相关量子资源;通过设置多目标扩展通用Toffoli门的控制条件,使得在比较出结果后剩余的门不再起作用,从而提高了运行效率,降低了出错率,增强了比较器的鲁棒性。     

基于Hash表的量子可逆逻辑电路综合的快速算法

量子可逆逻辑电路是构建量子计算机的基本单元,通过量子门的级联与组合构成量子计算机,量子可逆逻辑电路的综合就是根据电路功能,以较小的量子代价自动构造量子可逆逻辑电路.结合可逆逻辑电路综合的多种算法,提出了一种新颖高效的量子电路综合算法,巧妙构造最小完备的Hash函数,可使用多种量子门,采用任意量子代价标准,以极高的效率生成最优的量子可逆逻辑电路.为实现量子电路综合的自动化,首次提出了利用量子线的置换自动构造各种量子门库的通用算法.采用国际同行认可的3变量可逆函数测试标准,该算法不仅能够生成全部最优电路.而且运行速度远远超过其他算法·实验结果表明,该算法按最小长度、最小代价标准综合电路的平均速度分别是目前最好结果的49.15倍、365.13倍.     

Toffoli门及相位估计的分解

给出了Toffoli门和量子相位估计第一阶段运算P这两个受控运算的分解及相应的图示说明,使得人们可以更好地从矩阵论和算子论的角度理解与应用Toffoli门和量子相位估计。     

量子可逆逻辑电路综合的快速算法研究

可逆逻辑有许多应用,尤其在量子计算领域,量子可逆逻辑电路是构建量子计算机的基本单元,量子可逆逻辑电路综合就是根据电路功能,以较小的量子代价自动构造量子可逆逻辑电路.文中结合可逆逻辑电路综合的多种算法,提出了一种新颖高效的算法,自动构造正极性Reed-Muller展开式(RM),在生成量子可逆逻辑电路的解空间树上,采用总体层次遍历,局部深度搜索,借鉴模板优化技术,构造限界函数快速剪去无解或非最优解的分枝,优先探测RM中的因子,以极高的效率生成最优电路.以国际公认的3变量可逆函数测试标准,该算法不仅能够生成全部最优电路,而且运行速度远远超过同类算法.     

多值逻辑量子置换门的酉矩阵表示

理论上量子可逆电路不存在能量耗散问题,因此量子计算系统对环境产生的负面影响可以达到最低.多值逻辑量子置换门是构建多值逻辑量子电路的基本单元.该文从数学的角度研究多值逻辑量子置换门的酉矩阵,提出了一种构造多值逻辑量子置换门酉矩阵的方法,并对其正确性进行了讨论.在此基础之上,又给出了构造混合多值逻辑量子置换门酉矩阵的框架,利用此框架可以方便地构造任何混合逻辑量子置换门的酉矩阵.酉矩阵是量子门的数学模型,可以清晰地反映出量子门的数学性质.研究量子门的酉矩阵对验证量子门的正确性和可靠性,分析量子状态在电路中的演化过程及发展趋势具有一定的意义.     

量子可逆逻辑电路自动合成的方法研究

研究量子可逆逻辑电路优化设计问题,提出一种量子可逆逻辑电路自动合成的方法.可使用“图”的结构来对量子可逆逻辑电路进行编码,并且专门设计了几种变异操作算子来直接修改“图”的结构,并实现了利用“图”编码的克隆选择,最终完成了量子可逆逻辑电路的自动合成.实验结果表明所提出的量子可逆逻辑电路自动合成的方法是可行的,具有较高的合成效率,能够以较快的收敛速度获取所需合成的量子可逆逻辑电路的的最优解.     

基于位运算的量子可逆逻辑电路快速综合算法

量子可逆逻辑电路是构建量子计算机的基本单元.本文结合可逆逻辑电路综合的多种算法,根据可逆逻辑电路综合的本质是置换问题,巧妙应用位运算构造高效完备的Hash函数,提出了基于Hash表的新颖高效的量子可逆逻辑电路综合算法,可使用多种量子门,以极高的效率生成最优的量子可逆逻辑电路,从理论上实现制造量子电路的成本最低.按照国际同行认可的3变量可逆函数测试标准,该算法不仅能够生成全部最优电路,而且运行速度远远超过其它算法.实验结果表明,该算法按最小长度标准综合电路的平均速度是目前最好结果的69.8倍.     

最先进的10万门现场可编程门阵列（FPGAs）

本文介绍了国际上最新的10万门FPGA系列，该产品由美国GateField公司研制，采用Flash存储器作为控制码存储单元以及一种和掩膜式门阵列类似的“细粒”可编程逻辑单元，其单元面积大大小于现在市场上的SRAM结构和EPROM结构的FPGA及EPLD单元，目前采用0．8μm工艺已达10万门高密度。本文对其多层次“瓦片”式结构也作了较详细介绍。     

Airport Gate Scheduling with Time Windows

In contrast to the existing airport gate assignment studies where flight have fixed schedules, we consider the more realistic situation where flight arrival and departure times can change. Although we minimize walking distances (or travel time) in our objective function, the model is easily adapted for other material handling costs including baggage and cargo costs. Our objectives are achieved through gate assignments, where time slots alloted to aircraft at gates deviate from scheduled slots minimally. Further, the model can be applied to cross-docking optimization in areas other than airports, such as freight terminals where material arrival times (via trucks, ships) can fluctuate. The solution approach uses insert and interval exchange moves together with a time shift algorithm. We then use these neighborhood moves in Tabu Search and Memetic Algorithms. Computational results are provided and verify that our heuristics work well in small cases and much better in large cases when compared with CPLEX solver.     

基于改进型遗传算法的门阵列模式布局

门阵列模式布局是一类 NP完全问题 .本文将一种改进型遗传算法用于门阵列模式布局 ,提出了相应的数学模型 ,并在布局目标函数中引入了通道拥挤度的概念 ,使布局的构形更趋合理 .实验表明 ,应用所提出的模型及算法能在较短的时间内提供优化解 ,避免了一般优化算法的局部最优问题和维数灾难问题 ,为门阵列模式布局开创了一条新的路径     

波门拖引干扰效能评估与仿真

文章主要研究了波门拖引干扰效能的评估的问题,首先介绍了距离波门拖引的干扰机理,通过对距离波门拖引过程的分析,建立了拖引方案评估指标和评估模型;然后运用评估模型对匀速拖引和匀加速拖引两种拖引方案进行了评估,通过仿真计算得到了一些有意义的结论,验证了仿真的优越性、可靠性。     

通口水电站闸门启闭中的PLC控制设计

本文主要完成了在通口水电站溢流坝闸门启闭中的以PLC为中心的控制系统设计.现场运行表明该系统工作稳定,有良好的泄洪能力,为安全生产经济运行提供了基本保障.     

嵌入式太阳能闸门控制设备软件设计

为解决地处偏僻且无交流电供电的中小型闸门自动控制的问题,设计一种基于NXP MK60DN512处理器适用于太阳能供电的闸门控制设备。对嵌入式太阳能闸门自动控制系统的总体架构,控制设备的硬件组成、选型、主控芯片的选择、软件功能设计,软件工作流程,各主要软件模块的实现方法,软件控制降低闸门控制设备的运行功耗,提高监控图片的传输效率等方面进行研究,并在不同灌区进行应用试验,结果表明:嵌入式太阳能闸门自动控制系统运行稳定,测量精度高,既满足远程控制的需要,又适应现场控制的要求,可为远程安全精准控制闸门提供保障。     

卷扬式启闭机闸门闭落困难对策分析

水工闸门主要是用来泄水和挡水的,所以,需要经常开启和关闭闸门。对于螺杆式启闭机,严格按照规范操作正常操作闸门是不会出现问题的;对于卷扬式启闭机,虽然绳索可以传递拉力,但是,对压力完全没有影响。针对卷扬式启闭机闸门闭落困难的问题,积极采取有效的对策,确保卷扬式启闭机闸门可以正常闭落。简要分析了卷扬式启闭机闸门闭落困难的情况,阐述了相关的解决对策。     

模糊控制在闸门监控系统中的应用

本文主要阐述模糊控制的提出、基本原理、闸门模糊控制器的设计、闸门监控系统水位模糊仿真。     

总线信号I/O CHRDY驱动门类型的替代方案

对XT及AT总线的I/O CHRDY信号必须采用集电极开路门(OC门)驱动的说法进行了更正,指出了用三态门(TSL门)代替OC门的充要条件,TSL门代替OC门有助于板级布局布线的简明整洁,提高可靠性,并在FPGA内进行了逻辑实现,逻辑系统运行无误.     

液压启闭机CAD系统研究

本文简要介绍了笔者在引进支撑环境下独立开发的专用ＣＡＤ系统应用软件———“液压启闭机ＣＡＤ系统”的运行环境、结构特点、主要功能模块的功能及开发过程中碰到的关键技术难点及解决方法。该软件对缩短液压启闭机设计周期、保证设计质量具有重要现实意义。