基于量子元胞自动机的5输入择多门设计与应用

作     者：闫爱斌 曹傲然 刘润祺 黄正峰 Yan Aibin;Cao Aoran;Liu Runqi;Huang Zhengfeng

作者机构：安徽大学计算机科学与技术学院合肥230601 合肥工业大学微电子学院合肥230000 

出 版 物：《计算机辅助设计与图形学学报》 (Journal of Computer-Aided Design & Computer Graphics)

年 卷 期：2023年第35卷第9期

页      面：1450-1456页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(国际合作)(62111540164) 

主　　题：量子元胞自动机 单层电路 5输入择多门 D触发器 

摘      要：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%.