基于元胞自动机的高速保密增强算法FPGA实现

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作者 陆叶锴 白恩健 +2 位作者 蒋学芹 吴贇 陈根龙 《量子电子学报》 北大核心 2025年第1期111-122,共12页

作为量子通信后处理部分的重要步骤,保密增强过程能够消除量子密钥分发过程中可能出现的信息泄露,以实现量子密钥分发系统的无条件安全性。为降低硬件资源消耗、提高算法的安全成码率,本研究采用现场可编程门阵列(FPGA),实现了一种基于... 作为量子通信后处理部分的重要步骤,保密增强过程能够消除量子密钥分发过程中可能出现的信息泄露,以实现量子密钥分发系统的无条件安全性。为降低硬件资源消耗、提高算法的安全成码率,本研究采用现场可编程门阵列(FPGA),实现了一种基于元胞自动机的高速保密增强算法,通过对算法进行符合FPGA硬件特性的改进和流水线结构优化,使得该方案相较于需要庞大矩阵乘法运算的Toeplitz矩阵方案在速度上有较大的优势。该方案在实时传输协商密钥的情况下,能适应任意长度的输入密钥和0~1之间的任意分数压缩比例;该方案采用256阶的元胞自动机处理1.28 Mbits输入密钥,在压缩比例为0.5时,最大安全成码率可达到1540 Mbits/s。 展开更多

关键词 量子光学 保密增强 元胞自动机 现场可编程门阵列 量子密钥分发

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基于量子元胞自动机的n位全加器设计

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作者 张辉 解光军 张永强 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期626-632,共7页

量子元胞自动机(Quantum-dot Cellular Automata,QCA)以其功耗低、纳米级设计、运算速度高等特点被认为是一门新兴技术,在不久的将来有望取代CMOS工艺,用于量子计算机的电路设计.近年来,在QCA电路中有很多使用三输入择多门(M3)和三输入... 量子元胞自动机(Quantum-dot Cellular Automata,QCA)以其功耗低、纳米级设计、运算速度高等特点被认为是一门新兴技术,在不久的将来有望取代CMOS工艺,用于量子计算机的电路设计.近年来,在QCA电路中有很多使用三输入择多门(M3)和三输入异或门(XOR^(3))设计的全加器(Full Adder,FA).本文以这两种逻辑门为基础,结合QCA电路特有的时钟特点,设计了三种新型的n位全加器(FA1,FA2,FA3).FA1只使用了一个1位全加器,它的元胞的数量和电路面积比已发表的8位全加器至少减少了78%和90%,但一个时钟周期只能完成1位计算,延迟较大;FA2的元胞的数量和电路面积比已发表的8位全加器至少减少了47%和63%,可以在一个时钟周期内完成2位计算;FA3在一个时钟周期内可以进行4位计算,延迟最小.FA1、FA2和FA3作为n位全加器,随着全加器位数的增加,它们的元胞的数量和电路面积是不会改变的,这是以往设计所不能实现的. 展开更多

关键词 量子元胞自动机 全加器 三输入择多门 三输入异或门 时钟延迟

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基于网表的量子元胞自动机时钟布局方案 被引量：1

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作者 汪滔滔 解光军 +1 位作者 邓飞飞 吕洪君 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第8期1083-1088,1148,共7页

量子细胞自动机(quantum cellular automaton,QCA)器件是一种具有时控工作特征的新型器件结构,与传统的通过电信号来表示二进制信息的方法不同,它是通过电子在QCA 细胞上占据的位置来表示的。正是由于QCA器件的时控工作特征,若没有一个... 量子细胞自动机(quantum cellular automaton,QCA)器件是一种具有时控工作特征的新型器件结构,与传统的通过电信号来表示二进制信息的方法不同,它是通过电子在QCA 细胞上占据的位置来表示的。正是由于QCA器件的时控工作特征,若没有一个系统合理的方法设计QCA时钟电路,则会导致电路时钟设计复杂、电路时钟周期冗余。文章基于传统集成电路成熟的网表技术,引入了新的网表参数,使得在进行电路器件设计时也能解决时钟布局的设计,缩短了电路设计时间、提高了时钟的合理布局。 展开更多

关键词 量子元胞自动机(qca) qca网表 qca时钟布局

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量子元胞自动机可逆加法器电路 被引量：1

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作者 秦涛 蔡理 杨晓阔 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期133-139,共7页

可逆逻辑的极低能耗特征使其在低功耗电路、量子计算机等领域具有重要的应用价值.设计了一种新型的三变量可逆逻辑门,可以完成择多计算、异或和同或计算功能.运用量子元胞自动机器件实现了该新型可逆逻辑门,设计了基于量子元胞自动机的... 可逆逻辑的极低能耗特征使其在低功耗电路、量子计算机等领域具有重要的应用价值.设计了一种新型的三变量可逆逻辑门,可以完成择多计算、异或和同或计算功能.运用量子元胞自动机器件实现了该新型可逆逻辑门,设计了基于量子元胞自动机的可逆加法器电路.仿真结果表明,新设计的可逆逻辑门和加法器电路具有正确的功能.同时,采用新型可逆逻辑门设计的可逆加法器垃圾位及需要门数均减少了. 展开更多

关键词 可逆逻辑 量子元胞自动机 加法器 择多逻辑门

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量子元胞自动机共面五输入择多门结构的分析与设计 被引量：1

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作者 邓飞飞 解光军 +2 位作者 王晓旸 程心 张永强 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期861-869,共9页

量子元胞自动机(Quantum-dot Cellular Automata,QCA)是一种具有新型计算范式的纳米器件,它是未来有望替代传统CMOS器件的有力竞争者之一.本文首先从QCA器件的功耗角度出发,对影响半径为41nm的QCA共面系统中元胞的耦合度进行建模,根据... 量子元胞自动机(Quantum-dot Cellular Automata,QCA)是一种具有新型计算范式的纳米器件,它是未来有望替代传统CMOS器件的有力竞争者之一.本文首先从QCA器件的功耗角度出发,对影响半径为41nm的QCA共面系统中元胞的耦合度进行建模,根据元胞之间的位置关系构造QCA门结构模型,据此对现有的共面五输入择多门进行分类,通过性能分析总结其结构特点,以此设计出一个新的低功耗五输入择多门,测试结果表明该结构功耗最低且其他性能也相对较优.另外,为验证所提出五输入择多门在电路中的性能,本文选择MR Azghadi全加器设计了一款共面QCA全加器,与同类加法器相比性能也最优. 展开更多

关键词 量子元胞自动机 五输入择多门 功耗模型 全加器

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忆阻器和量子元胞自动机纳电子超混沌系统的函数投影同步研究 被引量：1

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作者 仇睿煌 蔡理 +1 位作者 冯朝文 杨晓阔 《空军工程大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2018年第4期99-104,共6页

研究了忆阻超混沌系统与量子细胞神经网络的函数投影同步问题。通过对2个超混沌系统的理论分析,设计了同步控制器,实现了异结构超混沌系统的函数投影同步,并运用Lyapunov原理进行了稳定性证明。同时,进一步理论推导了量子细胞神经网络... 研究了忆阻超混沌系统与量子细胞神经网络的函数投影同步问题。通过对2个超混沌系统的理论分析,设计了同步控制器,实现了异结构超混沌系统的函数投影同步,并运用Lyapunov原理进行了稳定性证明。同时,进一步理论推导了量子细胞神经网络中不确定参数的系数向量线性无关性,实现了对不确定参数的估计。仿真结果表明2个超混沌系统的函数投影同步取得了良好的效果,系统的不确定参数也逐渐回归到理想值。文中的研究结果为纳电子混沌系统在保密通信中的应用提供了一定的理论指导。 展开更多

关键词 忆阻器 量子元胞自动机 超混沌系统 函数投影同步

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基于量子元胞自动机的真随机数发生器设计 被引量：1

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作者 秦亚辰 解光军 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第2期208-212,281,共6页

量子元胞自动机(quantum-dot cellular automata,QCA)是一种典型的纳米器件,有望成为VLSI设计中CMOS晶体管的替代者。文章基于QCA的内禀属性,以QCA交叉耦合结构为理论依据,设计一种真随机数发生器(true random number generator,TRNG),... 量子元胞自动机(quantum-dot cellular automata,QCA)是一种典型的纳米器件,有望成为VLSI设计中CMOS晶体管的替代者。文章基于QCA的内禀属性,以QCA交叉耦合结构为理论依据,设计一种真随机数发生器(true random number generator,TRNG),从基础单元的设计和仿真到最终实现位拓展的功能,全程都基于QCA-Designer软件平台加以实现。与之前类似的研究成果相比,该文所设计的电路结构大大降低了延迟、功耗和元胞面积,具有一定的优势。最终收集的仿真结果要经过行业标准测试,由美国国家标准技术研究院(National Institute of Standards and Technology,NIST)提供评估标准,证明了产生的随机序列具有优良的随机性。 展开更多

关键词 量子元胞自动机(qca) 内禀属性 交叉耦合结构 真随机数发生器(TRNG) 评估标准 随机性

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量子元胞自动机全加器的性能分析与设计

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作者 孙梦博 吕洪君 +1 位作者 张永强 解光军 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1774-1780,共7页

作为一种新型的纳米器件,量子元胞自动机(Quantum-dot cellular automata,QCA)有望取代传统CMOS器件.本文总结了目前已提出的三种全加器(Full Adder,FA)架构,通过概率转移矩阵(Probabilistic Transfer Matrix,PTM)分析找出其中最稳定的... 作为一种新型的纳米器件,量子元胞自动机(Quantum-dot cellular automata,QCA)有望取代传统CMOS器件.本文总结了目前已提出的三种全加器(Full Adder,FA)架构,通过概率转移矩阵(Probabilistic Transfer Matrix,PTM)分析找出其中最稳定的架构,进一步地,利用这三种全加器分别构建串行加法器,并从复杂度、不可逆功耗、成本等方面进行比较,结果发现性能最优的全加器架构为MR Azghadi FA.随后,选择该架构提出了一种针对全加器的新型逻辑门和共面QCA全加器电路,并应用此全加器设计了多位串行加法器,经对比分析表明,本文所提出的全加器电路在面积、元胞数和功耗等方面均有较大改进,且具有很好的扩展性. 展开更多

关键词 量子元胞自动机 全加器 可靠性 概率转移矩阵

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两点量子元胞自动机全加器电路设计

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作者 汪志春 蔡理 +1 位作者 杨晓阔 王森 《空军工程大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2014年第5期84-87,共4页

针对两点量子元胞自动机在信号沿竖直方向进行取反操作时元胞容易发生翻转的问题,提出了一种将信号沿竖直方向的取反操作转移到水平方向的方法,并将此方法运用到两点量子元胞自动机的异或门结构以及基于此异或门结构的全加器电路的设计... 针对两点量子元胞自动机在信号沿竖直方向进行取反操作时元胞容易发生翻转的问题,提出了一种将信号沿竖直方向的取反操作转移到水平方向的方法,并将此方法运用到两点量子元胞自动机的异或门结构以及基于此异或门结构的全加器电路的设计。利用遗传模拟退火算法对电路功能进行了仿真,仿真结果验证了该方法的可行性和正确性。与利用传统四点量子元胞自动机设计的全加器电路相比,文中设计的全加器电路所需的电子数和量子点数均减少了25%,电路集成度提高了6.2%。" 展开更多

关键词 两点量子元胞自动机 逻辑门 反相器 全加器 半经典模型 遗传模拟退火法

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量子元胞自动机三输入标准函数的优化设计

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作者 张辉 解光军 张永强 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第10期1369-1373,共5页

量子元胞自动机(quantum cellular automata,QCA)以其小尺寸、低功耗、高速度等特点被认为是一种有望取代互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor,CMOS)的新兴技术,但是其电路设计中导线交叉一直是个难点问题,... 量子元胞自动机(quantum cellular automata,QCA)以其小尺寸、低功耗、高速度等特点被认为是一种有望取代互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor,CMOS)的新兴技术,但是其电路设计中导线交叉一直是个难点问题,该问题不仅带来相当高的设计成本,还会增加电路的复杂性和噪声敏感性。文章通过使用一些全新的逻辑门,重新设计了13种三输入标准函数,新设计实现了无导线交叉的目标,并且与之前最好的设计相比,在总的元胞数量、电路面积和延迟等方面分别优化了18.4%、15.4%、21.2%。 展开更多

关键词 量子元胞自动机(qca) qca逻辑门 标准函数 导线交叉

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基于量子元胞自动机的5输入择多门设计与应用

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作者 闫爱斌 曹傲然 +1 位作者 刘润祺 黄正峰 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期1450-1456,共7页

随着量子元胞自动机(quantum-dot cellular automata,QCA)电路复杂度不断上升,传统的3输入择多门逐渐无法满足现有的需求.为了在减少QCA电路的逻辑深度的同时降低开销,提出一种5输入择多门以实现高效的单层QCA电路.首先将输入元胞进行... 随着量子元胞自动机(quantum-dot cellular automata,QCA)电路复杂度不断上升,传统的3输入择多门逐渐无法满足现有的需求.为了在减少QCA电路的逻辑深度的同时降低开销,提出一种5输入择多门以实现高效的单层QCA电路.首先将输入元胞进行分散排列,通过中间元胞相连,保证5输入择多门的逻辑正确性;然后根据元胞电子间库仑作用力确定输出元胞的位置,构造出一种低功耗的5输入择多门;最后基于所提出的择多门设计一种D触发器,其具有低复杂度和低开销等特点.采用QCADesigner和QCADesigner-E工具对所提设计的功能、性能和功耗进行评估,结果表明,与现有的结构相比,所提出的5输入择多门不仅总功耗平均减少约57%,而且实现了高极化的输出;所提出的触发器总功耗减少约78%,复杂性、面积和延迟分别降低约35%,28%和28%. 展开更多

关键词 量子元胞自动机 单层电路 5输入择多门 D触发器

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量子原胞自动机遗传模拟退火算法改进研究 被引量：1

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作者 周日贵 肖天儒 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2014年第2期609-614,共6页

针对量子原胞自动机遗传模拟退火算法仿真大型电路的效率低的不足,提出一种可以减小问题规模的局部遗传模拟退火算法。理论验证了可定态细胞的定态规则,对可定态细胞进行定义;采用定态规则计算可定态细胞极化状态与遗传模拟退火方法计... 针对量子原胞自动机遗传模拟退火算法仿真大型电路的效率低的不足,提出一种可以减小问题规模的局部遗传模拟退火算法。理论验证了可定态细胞的定态规则,对可定态细胞进行定义;采用定态规则计算可定态细胞极化状态与遗传模拟退火方法计算不可定态细胞极化状态相结合,从而有效地减小了问题的规模。通过仿真验证了基于定态规则的遗传模拟退火方法相比单纯遗传模拟退火方法更具优越性,不但加快了量子原胞自动机仿真的收敛速度而且提高了仿真的精确度。 展开更多

关键词 量子原胞自动机 定态细胞 定态规则 仿真 3×3qca子系统 遗传模拟退火算法

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求解离散优化问题的元胞量子狼群演化算法 被引量：1

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作者 马龙 卢才武 顾清华 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期716-727,共12页

针对离散空间优化问题,提出了求解离散优化问题的元胞量子狼群演化算法,首先,为了提高算法的全局收敛速度,采用双策略量子位初始化方法和滑模交叉方法,分别生成量子狼群初始位置和产生头狼,实现种群多样性;其次,为了描述头狼与猎物间的... 针对离散空间优化问题,提出了求解离散优化问题的元胞量子狼群演化算法,首先,为了提高算法的全局收敛速度,采用双策略量子位初始化方法和滑模交叉方法,分别生成量子狼群初始位置和产生头狼,实现种群多样性;其次,为了描述头狼与猎物间的距离以及增强狼群的遍历范围,采用二进制编码方式和元胞自动机中的演化规则,分别实现狼群中个体狼与猎物距离的精确描述和量子旋转角的选取调整;然后,为了证明该算法的收敛性能,采用泛函分析方法,实现了算法全局收敛性能的验证;最后,通过6个标准测试函数的仿真实验,并与狼群算法以及量子狼群算法的优化结果进行比较。实验结果表明,该算法具有较快的收敛速度和较好的全局寻优能力。 展开更多

关键词 离散优化 量子狼群算法 元胞自动机 双策略方法 滑模交叉 二进制编码 泛函分析 狼群算法 量子旋转角

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基于择多门的QCA自动逻辑综合 被引量：1

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作者 权宇 邓飞飞 +2 位作者 余宸 解光军 吕洪君 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第9期1201-1206,共6页

为了实现三输入布尔函数的自动综合,文章提出了卡诺图八位二进制表达式的概念。对于任意3-feasible布尔函数,它的卡诺图八位二进制表达式范围为00000000-11111111(0～255),以量子元胞自动机(quantum cellular automata,QCA)中的择多门... 为了实现三输入布尔函数的自动综合,文章提出了卡诺图八位二进制表达式的概念。对于任意3-feasible布尔函数,它的卡诺图八位二进制表达式范围为00000000-11111111(0～255),以量子元胞自动机(quantum cellular automata,QCA)中的择多门为基础,将40个基本函数按照M(M1,M2,M3)的规则充分搭配,得到的结果范围为0～255,即实现了任意3-feasible布尔函数逻辑功能。输入目标函数F,按照择多门最少、反相器最少、门输入最少的原则编程筛选出能实现F逻辑功能的最优M (M1,M2,M3)组合。仿真结果表明,对于任意的3-feasible函数,最后都可以用不超过4个择多门、2级逻辑层的择多逻辑表达式表示,从而实现了三输入的自动逻辑综合,方便QCA电路的搭建。 展开更多

关键词 三输入 卡诺图八位二进制表达式 量子元胞自动机(qca) 择多门 40个基本函数 编程 自动逻辑综合

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QCA技术在递归盒式滤波器中的应用

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作者 周先春 王博文 崔程程 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期198-206,共9页

量子点元胞自动机(quantum dot-cellular automata,QCA)因其延迟时间短、功耗低以及占用面积小等优点被当作代替CMOS的新型技术之一。针对CMOS器件尺寸日益减小导致的高功耗和电容寄生及串扰问题,本文首次利用QCA技术构建了一种递归盒... 量子点元胞自动机(quantum dot-cellular automata,QCA)因其延迟时间短、功耗低以及占用面积小等优点被当作代替CMOS的新型技术之一。针对CMOS器件尺寸日益减小导致的高功耗和电容寄生及串扰问题,本文首次利用QCA技术构建了一种递归盒式滤波器。其中,提出了一种全新的QCA全加器,较已提出的QCA全加器减少了55%的电路面积;少使用了56.7%的元胞数;量子成本也降低了10%以上。并以此为基础设计了一种高效的行波进位加法器(ripple carry adder,RCA)以及一种高效的进位选择加法器(carry select adder,CSA)来构成盒式滤波器的加法单元。以此构建的盒式滤波器较一般QCA盒式滤波器节省了32.6%的硬件资源;减少20%的电路运行时间;减少了48.7%的功耗。并使用QCA Designer仿真,结果表明,本设计完全可以代替实现传统的盒式滤波器功能,并在效率、功耗、电路面积、资源占用方面均有显著降低。 展开更多

关键词 量子点元胞自动机 递归盒式滤波器 行波进位加法器 进位选择加法器

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基于改进五输入择多门的QCA全加器设计及应用 被引量：3

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作者 刘帅 解光军 +2 位作者 张永强 项云龙 吕洪君 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期387-392,共6页

量子元胞自动机(Quantum-dot cellular automata,QCA)是一种新兴的纳米技术.本文基于改进的五输入择多门,设计出一个全加器,在保持正确逻辑功能的基础上较以往的全加器有一定优势.应用该全加器设计加法器和乘法器,结果表明在某些性能上... 量子元胞自动机(Quantum-dot cellular automata,QCA)是一种新兴的纳米技术.本文基于改进的五输入择多门,设计出一个全加器,在保持正确逻辑功能的基础上较以往的全加器有一定优势.应用该全加器设计加法器和乘法器,结果表明在某些性能上有显著提高. 展开更多

关键词 量子元胞自动机 五输入择多门 全加器 加法器 乘法器

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基于QCA的双边沿JK触发器的实现 被引量：1

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作者 杜化鲲 吕洪君 +2 位作者 黄程 张永强 解光军 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期2044-2048,共5页

量子元胞自动机(Quantum-dot Cellular Automata,QCA)是一种有望替代传统半导体晶体管的新型纳米器件.本文提出了一种改进的双边沿触发结构及其相应的JK触发器电路,用概率转移矩阵(Probabilistic Transfer Matrix,PTM)分析该触发结构,... 量子元胞自动机(Quantum-dot Cellular Automata,QCA)是一种有望替代传统半导体晶体管的新型纳米器件.本文提出了一种改进的双边沿触发结构及其相应的JK触发器电路,用概率转移矩阵(Probabilistic Transfer Matrix,PTM)分析该触发结构,结果表明该结构较以往的可靠性更高.同时利用模块垂直堆叠方法来优化了JK触发器电路,新结构电路较之前的电路元胞数和整体面积均有所减少. 展开更多

关键词 量子元胞自动机 JK触发器 双边沿触发结构 概率转移矩阵

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基于QCA的五输入Majority门设计及应用 被引量：2

18

作者 李俊文 夏银水 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期404-409,共6页

Majority门作为多数逻辑电路的基本逻辑单元,其性能直接影响整体电路的质量.使用量子元胞自动机(QCA)设计Majority门具有结构简单的优点.本文提出了一种三层电路实现五输入Majority门的设计,并以此设计了全加器,进一步应用于多位加法器... Majority门作为多数逻辑电路的基本逻辑单元,其性能直接影响整体电路的质量.使用量子元胞自动机(QCA)设计Majority门具有结构简单的优点.本文提出了一种三层电路实现五输入Majority门的设计,并以此设计了全加器,进一步应用于多位加法器和乘法器中,与已发表的电路设计比较表明,其版图使用面积和元胞数有明显的减少,加法器元胞数和面积改进最高可达43%和87. 2%,乘法器元胞数和面积改进最高可达48. 2%和100%. 展开更多

关键词 量子元胞自动机 多电路层设计 五输入Majority门 全加器 乘法器

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基于QCA的三输入数值比较器设计

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作者 黄程 陈昊天 +2 位作者 王晓旸 吕洪君 解光军 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第11期1506-1509,共4页

量子元胞自动机(quantum-dot cellular automata,QCA)是一种新兴的纳米器件。文章基于QCA提出了一位的三输入比较器设计方案,并用QCADesigner软件进行仿真。结果表明,所设计的电路具有正确的逻辑功能。在设计过程中采用共面交联和二维... 量子元胞自动机(quantum-dot cellular automata,QCA)是一种新兴的纳米器件。文章基于QCA提出了一位的三输入比较器设计方案,并用QCADesigner软件进行仿真。结果表明,所设计的电路具有正确的逻辑功能。在设计过程中采用共面交联和二维改进型时钟方案,有效提高数据的流水线性质及数据的并行计算优化度,此外,采用减少信息传输距离和分层的设计思想减少了整个电路的时钟延迟和横截面积。 展开更多

关键词 量子元胞自动机(qca) 三输入比较器 电路设计 时钟方案 分层设计

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基于卡诺图的QCA电路结构优化方法

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作者 朱仁俊 黄荣俊 +2 位作者 宋志鑫 仇怀利 张永强 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第6期771-776,共6页

量子元胞自动机(quantum-dot cellular automata,QCA)由于其特殊的工作方式以及行为特点被视为潜在代替CMOS的新型技术之一。文章基于QCA提出一种简化现有电路结构并指导电路优化设计的方法,通过对比QCA元胞间响应器件提出QCA类IP核概念... 量子元胞自动机(quantum-dot cellular automata,QCA)由于其特殊的工作方式以及行为特点被视为潜在代替CMOS的新型技术之一。文章基于QCA提出一种简化现有电路结构并指导电路优化设计的方法,通过对比QCA元胞间响应器件提出QCA类IP核概念,并基于类IP核提出卡诺图优化电路结构的方法;在应用方面,选取了QCA类IP核中较为经典的异或类IP核对2项最小项和电路中最为复杂的电路进行优化,电路规模从三输入扩展至n输入;用工具QCADesigner验证优化电路的正确性,同时比较分析了优化电路与原电路各方面的性能参数。实验结果表明,基于类IP核卡诺图方法设计的电路各个性能指标均有提升,且输入位数越多越明显。 展开更多

关键词 量子元胞自动机(qca) 类IP核 卡诺图 优化方法 最小项电路

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