基于NCV门库的可逆逻辑门进化设计与优化

提出和实现了一种基于遗传算法的可逆逻辑门的设计方法。其特点是预先求出并存储所需功能的可逆逻辑门的真值表,并对NCV基本门库中的控制V门,控制V+门,控制非门,非门进行编码,通过这些基本门的级联,构成染色体暨可逆逻辑门,在逐代进化中按照既定逻辑功能和优化目标进行适应度评估,再利用遗传换代中的选择,交叉,变异等功能进行遗传操作,进而找到功能和性能均符合预定目标的可逆逻辑门。实验结果证明,此方法的可行性、有效性,与传统手工设计可逆逻辑门相比,其在求解速度和能力方面有显著提高。     

可逆逻辑门网络的表示与级联

 可逆计算是一个新兴的研究领域,可逆逻辑门网络的级联是可逆计算的重要内容.本文提出了一种可逆逻辑网络表示方法,给出了相应的可逆网络模型.为了构造可逆逻辑网络,给出了一种可逆逻辑门单元库的构造方法.证明了同一垂直线上两个不相交可逆逻辑门单元的输出值与此二逻辑门单元分布到相同平行线的两条相邻垂直线上的输出值之间的关系;给出了分布在相同平行线上奇数和偶数个相邻的相同可逆逻辑门单元输出结果的性质.提出了一种可逆网络输出向量的表示方法和基于可逆门编码的可逆网络级联方法,以此生成给定范围内的可逆网络.通过变进制数的方法快速找到可逆网络输出向量所对应的序号,降低了搜索次数,减小了搜索空间,为进一步综合大规模可逆网络,提高可逆网络级联效率提供了支持.Benchmark例题验证表明,该方法构造的可逆网络控制门数更少,代价更小.     

非可逆逻辑门的量子可逆实现研究

逻辑关系可用逻辑函数表示,量子逻辑关系是可逆的,引入和定义了量子逻辑函数;通过引入辅助量子位,增添量子输出信号的区分位,完成对非可逆逻辑门的改造,使非可逆逻辑门在量子电路中得到可逆实现,并研究了一些有用的非可逆逻辑门的改造方法,给出可实现的优化后的量子电路。     

基于最小混乱度的三值可逆逻辑综合算法

 三值可逆逻辑综合是可逆逻辑综合的延伸和扩展.为了简化可逆网络,提高三值可逆逻辑门的通用性,对现有三值可逆控制门控制位的生效值扩展为0、1和2.在此基础上提出了基于最小混乱度原则的三值可逆逻辑综合算法.该算法根据三值可逆函数计算其对应真值表中每个变量的相对混乱度和绝对混乱度,以最小混乱度原则选取三值可逆逻辑门,直至真值表中的每个变量的混乱度为零,得到三值可逆网络.该算法的时间复杂度为O(n²×3ⁿ),空间复杂度为O(n×3ⁿ).实验结果表明,与现有已知算法对比,平均门数更少.     

面向可逆逻辑综合的GEP算法设计与实现

可逆逻辑综合是设计和实现可逆逻辑电路的基础与难点。文中对此提出了一种改进的基因表达式编程(GEP)算法,该算法可根据预期的逻辑功能,自动求取便于构造可逆逻辑网络的最简“积之异或和”表达式。经初步实验表明,该算法在某些情况下比现有的综合方法更加简单有效。     

基于常规逻辑门和原理图方式的可逆逻辑描述

针对可逆逻辑综合在设计较大规模可逆逻辑电路(ALU)时遇到的瓶颈问题。文中借用现行EDA技术的逻辑描述和验证能力,可逆逻辑门的功能表达式为依据,设计具有等功能的常规逻辑组合电路,通过等功能代换的方法,设计实现以常规原理图方式描述的可逆ALU。仿真图中显示的16种运算结果表明,该方法具有一定的可行性和有效性。     

可逆逻辑表达式的识别和图示方法

可逆逻辑电路是仅包含可逆运算的新型电路,还可根除源于信息损失的能耗和发热,是研究与实现超低功耗集成电路、量子计算机及信息安全等的关键基础。文中针对可逆逻辑电路研究的需要,研究了通过识别可逆逻辑表达式提取可逆逻辑电路结构信息,并加以图形化显示的有效方法和可行算法,以便更形象、直观地表达可逆逻辑电路综合、优化的结果,进而为分析、理解和优化可逆逻辑电路提供方便。     

通用Toffoli可逆门的固定故障测试

可逆电路技术在低功耗芯片和量子通信中广泛使用。目前,大部分学者着重研究可逆电路的合成,对电路的故障测试却很少问津,但是可逆电路的测试在应用中却十分重要。文中构造了一种四输入通用Toffoli门（universal toffoli gate,UTG）用来检测电路故障,这个门可以实现所有基本的布尔逻辑。UTG门可以检测到所...     

可逆逻辑电路逻辑图及波形图图示化方法

针对以逻辑表达式给定的可逆逻辑电路进行分析,并绘制出其可逆逻辑电路图,仿真出波形图,并将由仿真结果得到的真值表进行可逆化构造。利用C语言编程实现,将相关结果以更直观的形式展现,这在可逆逻辑电路的研究中具有创新性。     

基于RM型三变量通用逻辑门的查表设计

本文讨论了逻辑函数的RM展开与分类，给出了基于逻辑函数RM展开的三变量函数P分类表、接线顺序表以及P分类代表函数的接线方案。在此基础上提出了基于RM型三变量通用逻辑门的查表设计方法，并给出了具体设计实例。     

Computational analysis and comparison of reversible gates for design and test of logic circuits

Quantum computing is one of the most significant anticipation towards the accomplishment of interminable consumer demands of small, high speed, and low-power operable electronics devices. As reversible logic circuits have direct applicability to quantum circuits, design and synthesis of these circuits are finding grounds for emerging nano-technologies of quantum computing. Multiple Controlled Toffoli (MCT) and Multiple Controlled Fredkin (MCF) are the fundamental reversible gates that playing key role in this phase of development. A number of special reversible gates have also been presented so far, which were claimed superior for providing certain purposes like logic development and testing. This paper critically analyses a range of these gates to procure an optimal solution for design, synthesis and testing of reversible circuits. The experimentation is facilitated at three subsequent levels, i.e. gates properties, quantum cost and design & testability. MCT and MCF gates are found up to 50% more cost-effective than special gates at design level and 34.4% at testability level. Maximum reversibility depth (MRD) is included as a new measurement parameter for comparison. Special gates exhibit MRD up to 7 which ideally should be 1 for a system to be physically reversible as that of MCT and MCF gates.     

基于NCP门库的一维量子行走可逆逻辑电路

本文提出了基于NCP门库的一维量子行走可逆逻辑电路设计方案.根据一维量子行走的特点,电路被划分为投掷硬币和S操作两个部分;文章详细分析一维量子行走,对其行为数学建模,巧妙利用可控加减电路实现了S操作.目前对于量子行走算法的研究多数局限于数学理论和数理解析层面,在量子电路理论层面对量子行走算法的研究为数不多.本文利用原始递归给出了一维量子行走中每一步在量子电路理论层面上的数学表达式;提出的可逆逻辑电路描述了一维量子行走的最基本操作,并且将其使用模块化表示,使一维量子行走算法的研究从理论到实现上前进了一步.     

光子轨道角动量及其在量子计算中的应用研究

光子轨道角动量（OAM）由于螺旋相位和高维量子特性,在量子计算方面有着巨大的应用潜力。文章基于当前已有的研究工作,介绍了OAM的重要发展历程以及各领域的相关应用,并给出了基于OAM的量子逻辑门以及其实验实现的相关工作,如高维非门、交换门和控制门等。同时,介绍了几种基于OAM的量子算法。近年来,OAM在量子计算方面的研究成为一大热点领域,但该领域尚处于发展阶段,还有很多技术和理论上的挑战需要克服。相信随着科技的进步,其在未来具有非常广阔的发展前景。     

基于硬件描述语言的可逆逻辑描述与验证方法

针对可逆逻辑综合在设计较大规模可逆逻辑电路中遇到的瓶颈,文中借助于硬件描述语言的高层次抽象描述能力以及现有EDA平台的仿真验证功能,通过在模块中添加辅助位的方法,使得模块在具有相应功能的同时具备可逆性,并对模块进行实例化,实现对可逆算术逻辑单元的描述与综合。仿真验证表明,该方法具有一定的可行性和有效性。