量子邏輯電路的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、為了解決芯片功耗和計(jì)算復(fù)雜度問(wèn)題,量子計(jì)算是最近國(guó)際上研究的熱點(diǎn)之一。量子態(tài)疊加性所引入了的超并行計(jì)算可以大大提高信息處理效率。量子計(jì)算機(jī)能夠利用量子并行計(jì)算的優(yōu)勢(shì)為經(jīng)典計(jì)算機(jī)中的NP問(wèn)題設(shè)計(jì)多項(xiàng)式時(shí)間的算法。在對(duì)量子計(jì)算體系的探索過(guò)程中,用量子計(jì)算電路實(shí)現(xiàn)經(jīng)典的布爾邏輯運(yùn)算非常重要。量子邏輯電路的高效設(shè)計(jì)方法,對(duì)未來(lái)量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用有著巨大的推動(dòng)作用。
　　 邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)一直是經(jīng)典計(jì)算和電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容

2、。本論文著眼于量子計(jì)算領(lǐng)域中邏輯電路的研究與設(shè)計(jì),具體對(duì)以下內(nèi)容進(jìn)行了研究:
　　 1.提出基于量子ETOF門的任意邏輯電路的設(shè)計(jì)方法。提出ETOF門的概念,并給出從基于SOP的經(jīng)典邏輯電路描述到基于ETOF門的量子邏輯電路描述的轉(zhuǎn)換算法,該算法能夠處理大變量的多輸出函數(shù)。編寫軟件工具實(shí)現(xiàn)算法,通過(guò)對(duì)MCNC基準(zhǔn)電路的測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,量子ETOF門能夠高效地實(shí)現(xiàn)邏輯功能,轉(zhuǎn)換后ETOF積項(xiàng)數(shù)與轉(zhuǎn)換前SOP積項(xiàng)數(shù)相比平均減少了3

3、0.2％。
　　 2.針對(duì)ETOF門的靈活性,提出ETOF門的物理實(shí)現(xiàn)方案。結(jié)合線性光學(xué)器件和非線性cross=Kerr介質(zhì),采用模塊式設(shè)計(jì)方法,自下而上地構(gòu)建出ETOF門結(jié)構(gòu)。
　　 3.研究量子邏輯電路在量子算法中的應(yīng)用。詳細(xì)分析Grover算法中的Oracle函數(shù)的作用和特點(diǎn),當(dāng)輸入為疊加態(tài)時(shí),量子邏輯電路能夠同時(shí)計(jì)算每一個(gè)分量的函數(shù)值,體現(xiàn)了量子并行性。結(jié)合Deutsch-Jozsa算法和Grover算法的優(yōu)勢(shì),