量子细胞自动机（QCA）逻辑电路设计

发布时间：2024-03-23 10:46

　　CMOS技术的飞速发展，电路的集成度在不断提高，器件尺寸已达纳米级。但是随着CMOS器件的不断减小，问题也就随之产生。由于集成度提高，因而产生大量的热，而噪声和金属连线处的电迁移也使器件的性能下降。为了解决CMOS的技术瓶颈，Lent等于1993年提出了量子细胞自动机(Quantum-dot Cellular Automata，QCA)。 本文首先介绍了国内外QCA研究的背景、现状和研究意义。阐述了二值QCA细胞的基本结构、工作原理、性能特性。基于QCA的基本工作原理，分析了线、择多门、非门的基本电路结构，在此基础上设计了二值QCA的与门、或门电路。从逻辑结构上分析了异或门的逻辑功能，在此基础上设计出了QCA异或电路。并基于能量最低原理，采用半经典理论对QCA线、基本逻辑器件与或非门和异或电路进行了Matlab仿真，采用遗传算法可以大大减少仿真的次数和时间，仿真结果证明了QCA电路设计的正确性。 结果表明，设计的QCA异或电路大大简化了此前QCA异或电路的结构，采用Matlab对QCA电路仿真也是一种创新的方法，将遗传算法应用到QCA电路仿真也是本论文的一个重要且有益的尝试。 按照二值...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-3两种不同的电荷分布状态1和0

同的细胞之间相互隧穿。当一个QCA细胞胞这两种状态的能量就不相等。假设2个1和细胞2的极性[11]:123413241,2()()qqqqqqqqP+++++=上两个点的电....

图3-6能量分布图

浙江工业大学硕士学位论文序仿真：R输入为2.5，结果最小静电能为-16.1896572929584，相应序1111。R输入为1.75时，结果最....

图3-7最低的能量状态

图3-6能量分布图CA线的7776种状态的能量分布图，图中的横坐标代表细量值。从图形中可以清楚的找到最低点。图3-7得出能量态是111111。

图3-9能量分布图

浙江工业大学硕士学位论文②求得最优解，Y为最优能量值，I为细胞线状态标号③将最优个体转换为十进制④画出最优个体的标号及相应能量值5．仿真结果分析图....

本文编号：3935809