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基于矩阵编码的量子可逆逻辑电路进化设计方法 被引量:12
1
作者 王友仁 黄媛媛 +1 位作者 冯冉 张砦 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期2576-2582,共7页
本文研究基于遗传算法的量子可逆逻辑电路综合技术,能实现可逆逻辑电路功能、量子门数、垃圾位数和量子代价的多目标优化设计.建立了量子可逆逻辑电路综合数学模型,采用了量子可逆逻辑电路矩阵编码方案,设计了量子可逆逻辑电路进化操作... 本文研究基于遗传算法的量子可逆逻辑电路综合技术,能实现可逆逻辑电路功能、量子门数、垃圾位数和量子代价的多目标优化设计.建立了量子可逆逻辑电路综合数学模型,采用了量子可逆逻辑电路矩阵编码方案,设计了量子可逆逻辑电路进化操作算子,给出了量子可逆逻辑电路多目标进化设计算法.以8位量子可逆乘法器为设计实例,实验结果证明了所提出的量子可逆逻辑电路多目标进化设计方法是正确有效的. 展开更多
关键词 量子电路 可逆逻辑 综合技术 多目标优化 遗传算法 TSG门 8位可逆乘法器
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基于正反控制模型的可逆逻辑综合 被引量:10
2
作者 管致锦 秦小麟 +1 位作者 施佺 郑吉平 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期835-844,共10页
对一般Toffoli门进行了衍变和推广,给出了一个正反控制可逆级联模型(PNCRC),该模型拥有五种基本线型,并能正反控制目标位的输出.基于该模型给出了相应的可逆综合算法.对输入数不大于16的NCMCBench-mark函数进行测试并与已有的可逆综合... 对一般Toffoli门进行了衍变和推广,给出了一个正反控制可逆级联模型(PNCRC),该模型拥有五种基本线型,并能正反控制目标位的输出.基于该模型给出了相应的可逆综合算法.对输入数不大于16的NCMCBench-mark函数进行测试并与已有的可逆综合方法比较,结果表明,利用该模型进行的可逆综合,垃圾信息数和可逆门数的优化效果都具有一定程度的改善. 展开更多
关键词 可逆逻辑 可逆门 垃圾信息 正反控制 可逆网络
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一种可逆有限状态机的电路设计 被引量:6
3
作者 吴钰 张莹 +2 位作者 王伦耀 储著飞 夏银水 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期2226-2232,共7页
不同以往通过重构电路行为实现可逆有限状态机方法,本文提出了一种可逆有限状态机的电路结构.该电路主要包括次态与输出计算电路以及状态预置与采样锁存电路两部分,且提出的可逆有限状态机电路中不存在独立的可逆触发器,但可以实现可逆J... 不同以往通过重构电路行为实现可逆有限状态机方法,本文提出了一种可逆有限状态机的电路结构.该电路主要包括次态与输出计算电路以及状态预置与采样锁存电路两部分,且提出的可逆有限状态机电路中不存在独立的可逆触发器,但可以实现可逆JK,D,T等触发器功能.同时,文中也提出了基于该可逆有限状态机电路的可逆时序电路综合方法,并用实例进行了验证.相比于基于行为重构的可逆有限状态机的综合方法,本文提出的综合方法可以避免原始状态机的逆状态机的求解和增加额外的信号位,从而使得综合过程变得更加简单. 展开更多
关键词 可逆逻辑 有限状态机 时序电路 逻辑综合
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基于二分法量子可逆逻辑电路综合 被引量:6
4
作者 杨忠明 陈汉武 王冬 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1045-1049,共5页
为了能以较小的代价自动高效地构造量子可逆逻辑电路,提出了一种新颖的量子可逆逻辑电路综合方法.该方法通过线拓扑变换和对换演算,利用递归思想,将n量子电路综合问题转换成单量子电路综合问题,从而完成电路综合,经过局部优化生成最终电... 为了能以较小的代价自动高效地构造量子可逆逻辑电路,提出了一种新颖的量子可逆逻辑电路综合方法.该方法通过线拓扑变换和对换演算,利用递归思想,将n量子电路综合问题转换成单量子电路综合问题,从而完成电路综合,经过局部优化生成最终电路.该算法综合出全部的3变量可逆函数,未优化时平均需6.41个EGT门,优化后平均只需5.22个EGT门;理论分析表明,综合n量子电路最多只需要n2n-1个EGT门.与同类算法相比,综合电路所用可逆门的数量大幅减少.同时该算法还避免了时空复杂度太大的问题,便于经典计算机实现. 展开更多
关键词 可逆逻辑 电路综合 多量子 二分法 量子计算
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基于新型量子逻辑门库的最优NCV三量子电路快速综合算法 被引量:5
5
作者 李志强 陈汉武 +2 位作者 刘文杰 薛希玲 肖芳英 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期690-697,共8页
许多量子电路综合算法由于指数级时间与空间复杂度,只能用可逆逻辑门综合3量子逻辑电路,仅有少数算法实现用量子非门,控制非门,控制V门与控制V+门(NCV)综合3量子逻辑电路,主要方法是将电路综合问题简化为四值逻辑综合问题.本文提出用NC... 许多量子电路综合算法由于指数级时间与空间复杂度,只能用可逆逻辑门综合3量子逻辑电路,仅有少数算法实现用量子非门,控制非门,控制V门与控制V+门(NCV)综合3量子逻辑电路,主要方法是将电路综合问题简化为四值逻辑综合问题.本文提出用NCV门构造新型量子逻辑门库,该库与NCV门库在综合最优3量子逻辑电路上等价,因此又可将四值逻辑综合问题进一步简化为更易求解的二值逻辑综合问题,使用基于完备Hash函数的3量子电路快速综合算法,快速生成全部最优的3量子逻辑电路,以最小代价综合电路的平均速度是目前最好结果Maslov2007的近127倍. 展开更多
关键词 可逆逻辑 NCV门库 多值逻辑 完备Hash函数 量子代价
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一种通用的可逆比较器级联方法 被引量:3
6
作者 徐明强 管致锦 程学云 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期583-590,共8页
为了提升可逆比较器的通用性,进一步优化可逆比较器电路。分析了比较器的输入与输出的逻辑关系,提出并设计了一位可逆比较器(OBc)和一位可逆完全比较器(OBCC)。在此基础上将这两种器件进行级联,可以快速生成通用可逆比较器的级联电路。... 为了提升可逆比较器的通用性,进一步优化可逆比较器电路。分析了比较器的输入与输出的逻辑关系,提出并设计了一位可逆比较器(OBc)和一位可逆完全比较器(OBCC)。在此基础上将这两种器件进行级联,可以快速生成通用可逆比较器的级联电路。与相关文献对比,该级联方法有效地减少了常量输入和垃圾输出的同时,具有较低的量子代价,易于完成多位二进制数值在可逆电路中的比较。 展开更多
关键词 量子信息 可逆逻辑 可逆比较器 可逆级联电路 量子代价
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量子电路可逆逻辑综合的研究及进展 被引量:4
7
作者 管致锦 秦小麟 葛自明 《南京邮电大学学报(自然科学版)》 2007年第2期24-27,共4页
分析了量子电路可逆逻辑综合的意义、研究现状和研究进展,给出了相关的研究方法和目前量子可逆逻辑综合研究中存在的主要问题,提出了量子可逆逻辑综合中的最小量子代价、最小化垃圾信息位、最小化门的数量和可逆逻辑综合的规模等关键技... 分析了量子电路可逆逻辑综合的意义、研究现状和研究进展,给出了相关的研究方法和目前量子可逆逻辑综合研究中存在的主要问题,提出了量子可逆逻辑综合中的最小量子代价、最小化垃圾信息位、最小化门的数量和可逆逻辑综合的规模等关键技术问题的解决思路。 展开更多
关键词 量子电路 可逆逻辑 综合
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高效容错可逆的汉明码编码和检测电路 被引量:4
8
作者 齐学梅 陈付龙 罗永龙 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期586-593,共8页
为了检验传输过程中数据的可靠性,设计了容错可逆的汉明码电路。提出了一种新型的可逆逻辑门(FVG),并且完成了FVG门等价的量子实现。利用FVG门和现有的容错可逆门,实现了汉明码编码电路和检测电路。以(7,4)汉明码设计为实例,... 为了检验传输过程中数据的可靠性,设计了容错可逆的汉明码电路。提出了一种新型的可逆逻辑门(FVG),并且完成了FVG门等价的量子实现。利用FVG门和现有的容错可逆门,实现了汉明码编码电路和检测电路。以(7,4)汉明码设计为实例,根据量子代价和延迟对其进行性能评估,结果证明该电路比现有电路的性能提高10%-20%,仿真实验结果显示,电路逻辑结构正确,性能可靠。 展开更多
关键词 量子信息 可逆逻辑 容错 汉明码 FVG门 编码和检测
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基于ESOP最大加权输出相容类的可逆电路综合方法 被引量:3
9
作者 卜登立 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1866-1875,共10页
充分挖掘乘积项在多个函数输出之间的共享因素来降低可逆电路的量子成本是基于积之异或和(Exclusive-Sums-Of-Products,ESOP)的可逆电路综合方法要解决的一个重要问题.提出一种基于最大加权输出相容类的可逆电路综合方法.该方法先借助... 充分挖掘乘积项在多个函数输出之间的共享因素来降低可逆电路的量子成本是基于积之异或和(Exclusive-Sums-Of-Products,ESOP)的可逆电路综合方法要解决的一个重要问题.提出一种基于最大加权输出相容类的可逆电路综合方法.该方法先借助零抑制多输出决策图对立方体集合进行输出等价类划分,并采用贪心策略计算最大加权输出相容类,然后对最大加权输出相容类进行综合,以使混合极性多控制Toffoli门以及可逆子电路在尽可能多的输出变量线之间共享.通过立方体聚类挖掘等价类中立方体间的结构相似性,并对文字数较多的立方体实施分解,进一步降低可逆电路的量子成本.使用Rev Lib多输出函数对所提出方法进行了验证,结果表明所提出方法可以很好地挖掘乘积项在多个函数输出之间的共享因素,能够降低由ESOP综合所得可逆电路的量子成本,并且具有较高的时间效率. 展开更多
关键词 可逆电路 逻辑综合 积之异或和 输出相容 零抑制多输出决策图
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基于低功耗双边沿JK触发器的异步减法计数器和可逆计数器设计 被引量:2
10
作者 王芳 唐骞 陈偕雄 《科技通报》 2008年第4期527-530,共4页
从JK触发器的激励表和状态转换矢量K图出发,导出了基于单边沿JK触发器的同步、异步减法计数器和可逆计数器的设计方法,给出了双边沿JK触发器的完整状态方程,并以此为基础提出了基于双边沿JK触发器的异步减法计数器和可逆计数器的设计方法。
关键词 减法计数器 可逆计数器 低功耗 双边沿触发器 逻辑设计
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Reversible binary subtractor design using quantum dot-cellular automata 被引量:3
11
作者 Jadav Chandra DAS Debashis DE 《Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering》 SCIE EI CSCD 2017年第9期1416-1429,共14页
In the field ofnanotechnology, quantum dot-cellular automata (QCA) is the promising archetype that can provide an alternative solution to conventional complementary metal oxide semiconductor (~MOS) circuit. QCA ha... In the field ofnanotechnology, quantum dot-cellular automata (QCA) is the promising archetype that can provide an alternative solution to conventional complementary metal oxide semiconductor (~MOS) circuit. QCA has high device density, high operating speed, and extremely low powex consumption. Reversible logic has widespread applications in QCA. Researchers have explored several designs of QCA-based reversible logic circuits, but still not much work has been reported on QCA-based reversible binary subtractors. The low power dissipation and high circuit density of QCA pledge the energy-efficient design of logic circuit at a nano-scale level. However, the necessity of too many logic gates and detrimental garbage outputs may limit the functionality of a QCA-based logic circuit. In this paper we describe the design and implementation of a DG gate in QCA. The universal nature of the DG gate has been established. The QCA building block of the DG gate is used to achieve new reversible binary subtractors. The proposed reversible subtractors have low quantum cost and garbage outputs compared to the existing reversible subtractors. The proposed circuits are designed and simulated using QCA Designer-2.0.3. 展开更多
关键词 Quantum dot-cellular automata (QCA) reversible logic DG gate Binary subtractor Quantum cost
原文传递
一种功能可配置的可逆触发器设计
12
作者 吴钰 王伦耀 +1 位作者 储著飞 夏银水 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1466-1471,共6页
不同于以往一种可逆触发器电路只能实现单一的D,T或JK触发器功能,本文在提出的3种触发器统一的次态方程基础上,设计了功能可配置的可逆单边沿和双边沿触发器.通过对输入变量的设置,提出的可逆触发器电路分别具有D,T或JK触发器逻辑功能,... 不同于以往一种可逆触发器电路只能实现单一的D,T或JK触发器功能,本文在提出的3种触发器统一的次态方程基础上,设计了功能可配置的可逆单边沿和双边沿触发器.通过对输入变量的设置,提出的可逆触发器电路分别具有D,T或JK触发器逻辑功能,并能实现异步置数.提出的可逆触发器用Verilog硬件描述语言建模并用Modelsim软件仿真验证逻辑功能的正确性.相比于已有的单一功能可逆触发器,本文的可逆触发器在增加有限量子代价的基础上用单一电路实现3种不同触发器功能和异步置数. 展开更多
关键词 可逆逻辑 可逆触发器 可逆双边沿触发器 可逆时序电路
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四元量子可逆半加器、全加器和并行加法器电路的设计
13
作者 汤其妹 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期759-769,共11页
多元量子逻辑比二元量子逻辑具有更多的优点,是量子计算技术中一个重要的研究领域,而加法器电路和减法器电路是计算机和其他复杂计算系统中各种计算单元的主要组成部分。提出了一种四元量子可逆半加器电路,该电路由四元1-qudit门、2-qud... 多元量子逻辑比二元量子逻辑具有更多的优点,是量子计算技术中一个重要的研究领域,而加法器电路和减法器电路是计算机和其他复杂计算系统中各种计算单元的主要组成部分。提出了一种四元量子可逆半加器电路,该电路由四元1-qudit门、2-qudit Feynman门和Muthukrishnan-Stroud门构成,以及一种四元量子可逆全加器和四元量子并行加法器电路,并将所提出设计与现有电路进行了比较,优化了其性能。 展开更多
关键词 量子信息 可逆逻辑 四元逻辑 量子可逆加法器电路
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One Hot Encoding Synthesis of Quantum Automata from Flowcharts
14
作者 Yuchen Huang Marek Perkowski 《Journal of Quantum Information Science》 2023年第3期156-176,共21页
We present a new approach to the synthesis of quantum automata. In previous research, reversible quantum automata were designed from tabular specifications or state graphs, and minimum length codes, which lead to circ... We present a new approach to the synthesis of quantum automata. In previous research, reversible quantum automata were designed from tabular specifications or state graphs, and minimum length codes, which lead to circuits with Toffoli gates with high numbers of inputs and thus to high quantum costs. This paper is the first to present a method to synthesize Sequential Quantum Circuits directly from flowcharts. In this paper, we directly map flowcharts to reversible/quantum circuits, using only inverters, 2*2 Feynman gates and 3*3 Toffoli gates, and thus reducing quantum costs. Our method has been confirmed by experiments on several benchmarks of practical flowcharts. 展开更多
关键词 Flowchart AUTOMATA SYNTHESIS STATE Quantum Circuit reversible logic
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32位稀疏树可逆逻辑加法器的Verilog设计 被引量:2
15
作者 莫寒以 王仁平 《中国集成电路》 2017年第5期28-33,共6页
本文根据现提出基于量子计算可逆逻辑设计的基本原则,参考已有基本可逆逻辑门结构,完成4位串行加法器模块、4位选择器模块、进位产生与进位传播模块、基2点操作模块、进位输出模块等可逆逻辑模块的Verilog设计。提出一种基于基二稀疏树... 本文根据现提出基于量子计算可逆逻辑设计的基本原则,参考已有基本可逆逻辑门结构,完成4位串行加法器模块、4位选择器模块、进位产生与进位传播模块、基2点操作模块、进位输出模块等可逆逻辑模块的Verilog设计。提出一种基于基二稀疏树的改进型32位全加器结构,基于前述模块完成加法器设计,并通过功能验证。 展开更多
关键词 4位串行加法器 32位稀疏树加法器 可逆逻辑 基2点操作
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置换群与整数间一对一Hash函数的构建 被引量:2
16
作者 陈汉武 李志强 徐宝文 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期225-227,共3页
为了提高量子可逆逻辑电路自动生成与优化的效率,给出了一个在置换群与整数域上满足一对一映射的Hash函数构建方法.一个n×n的量子可逆逻辑门的输入和输出对可有2n!种组合,若将一个组合对应一个置换,则一切2n次置换的集合就组成一... 为了提高量子可逆逻辑电路自动生成与优化的效率,给出了一个在置换群与整数域上满足一对一映射的Hash函数构建方法.一个n×n的量子可逆逻辑门的输入和输出对可有2n!种组合,若将一个组合对应一个置换,则一切2n次置换的集合就组成一个置换群.Hash函数H(X)利用每一个置换中数字的排列位置,求出该数字的逆序数并计算其函数值,将置换群的元素X(a0a1…a2n-1)映射到整数Z∈{0,1,…,2n!-1}的集合上,快速确定计算位置.该函数不但可以大大提高量子可逆逻辑综合算法的效率,而且结构简单,性质良好,具有一般性意义. 展开更多
关键词 HASH函数 置换群 量子信息 可逆逻辑
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基于交叉相位调制效应的硅基全光Fredkin门 被引量:2
17
作者 虞若兰 李军 +1 位作者 陈伟伟 汪鹏君 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期135-143,共9页
虽然传统的Fredkin门可以很好地实现相应的逻辑功能,但是其消光比和串扰还有待进一步改善。鉴于此,本文提出并设计一种基于交叉相位调制效应的硅基全光Fredkin门,该全光可逆逻辑门由两个2×2的定向耦合器、一个2×1的定向耦合... 虽然传统的Fredkin门可以很好地实现相应的逻辑功能,但是其消光比和串扰还有待进一步改善。鉴于此,本文提出并设计一种基于交叉相位调制效应的硅基全光Fredkin门,该全光可逆逻辑门由两个2×2的定向耦合器、一个2×1的定向耦合器、一个1×2的定向耦合器以及两个相移臂构成。利用泵浦光与信号光在相移臂中引发的交叉相位调制效应,可以改变上、下相移臂中信号光的相位差,从而在所设计器件的不同端口处输出不同幅度的光波,继而实现Fredkin门的逻辑功能。与此同时,利用MATLAB并融入分步傅里叶法对所设计的硅基全光Fredkin门进行仿真分析。仿真结果表明,器件的最差消光比可达48.46 dB。 展开更多
关键词 集成光学 可逆逻辑 硅基光波导 交叉相位调制 Fredkin门
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Nano-design of ultra-efficient reversible block based on quantum-dot cellular automata
18
作者 Seyed Sajad AHMADPOUR Nima Jafari NAVIMIPOUR +1 位作者 Mohammad MOSLEH Senay YALCIN 《Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering》 SCIE EI CSCD 2023年第3期447-456,共10页
Reversible logic has recently gained significant interest due to its inherent ability to reduce energy dissipation,which is the primary need for low-power digital circuits.One of the newest areas of relevant study is ... Reversible logic has recently gained significant interest due to its inherent ability to reduce energy dissipation,which is the primary need for low-power digital circuits.One of the newest areas of relevant study is reversible logic,which has applications in many areas,including nanotechnology,DNA computing,quantum computing,fault tolerance,and low-power complementary metal-oxide-semiconductor(CMOS).An electrical circuit is classified as reversible if it has an equal number of inputs and outputs,and a one-to-one relationship.A reversible circuit is conservative if the EXOR of the inputs and the EXOR of the outputs are equivalent.In addition,quantum-dot cellular automata(QCA)is one of the state-of-the-art approaches that can be used as an alternative to traditional technologies.Hence,we propose an efficient conservative gate with low power demand and high speed in this paper.First,we present a reversible gate called ANG(Ahmadpour Navimipour Gate).Then,two non-resistant QCA ANG and reversible fault-tolerant ANG structures are implemented in QCA technology.The suggested reversible gate is realized through the Miller algorithm.Subsequently,reversible fault-tolerant ANG is implemented by the 2DW clocking scheme.Furthermore,the power consumption of the suggested ANG is assessed under different energy ranges(0.5Ek,1.0Ek,and 1.5Ek).Simulations of the structures and analysis of their power consumption are performed using QCADesigner 2.0.03 and QCAPro software.The proposed gate shows great improvements compared to recent designs. 展开更多
关键词 NANOTECHNOLOGY reversible logic Energy dissipation Quantum-dot cellular automata(QCA) reversible gate Miller algorithm
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新型BCD加法器及其可逆逻辑实现 被引量:1
19
作者 周日贵 张满群 +1 位作者 吴茜 施洋 《华东交通大学学报》 2011年第4期1-6,共6页
可逆逻辑是最近几年迅速发展起来的新兴研究领域,由于它在传递信息时能减少能量损耗而引起各方面越来越多的关注。该文设计了一种新型的4×4可逆逻辑门——NC门,该门能够独立实现可逆BCD溢出检测逻辑电路。同时,借助作者曾经设计的4... 可逆逻辑是最近几年迅速发展起来的新兴研究领域,由于它在传递信息时能减少能量损耗而引起各方面越来越多的关注。该文设计了一种新型的4×4可逆逻辑门——NC门,该门能够独立实现可逆BCD溢出检测逻辑电路。同时,借助作者曾经设计的4×4可逆加法电路——ZS门,设计出一种新型可逆BCD加法电路。设计的电路与以往的相比,无论是在门的数量上还是在垃圾输出的数量上都达到最优的效果。 展开更多
关键词 可逆逻辑 ZS门 NC门 可逆BCD加法电路 垃圾输出
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Design of Compact Baugh-Wooley Multiplier Using Reversible Logic
20
作者 V. Rajmohan O. Uma Maheswari 《Circuits and Systems》 2016年第8期1522-1529,共8页
In today’s digital era, developing digital circuits is bounded by the research towards investigating various nano devices. This paper provides the design of compact Baugh-Wooley multiplier using reversible logic. Eve... In today’s digital era, developing digital circuits is bounded by the research towards investigating various nano devices. This paper provides the design of compact Baugh-Wooley multiplier using reversible logic. Even though various researches have been done for designing reversible multiplier, this work is the first in the literature to use Baugh-Wooley algorithm using reversible logic. In this work, a new 5 × 5 reversible multiplier cell is proposed which will be useful in designing Baugh-Wooley multiplier. The proposed single multiplier cell is able to perform addition of a 1 × 1 product with the sum and carry from the previous cell. This reversible multiplier cell is useful in building up regularity in the array multipliers. The Toffoli gate synthesis of the proposed reversible multiplier cell is also given. 展开更多
关键词 MULTIPLIER Baugh-Wooley LOW-POWER reversible logic Quantum Computer
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