量子点分布误差对镜像电荷自动元胞机的影响

研究了量子点分布的误差对镜像电荷量子元胞自动机(QCA)的影响.镜像电荷QCA每个元胞中的四个量子点是被严格限制在正方形元胞的四个角上的,考虑到现有的量子点生长技术,量子点偏离理想位置的情况是不可避免的.模拟了在正态分布误差存在时镜像电荷QCA的工作情况,并估算了在较小的介电常数下镜像电荷QCA可能达到的最高工作温度.仿真结果表明正态分布标准差sigma小于0.1时,镜像电荷QCA可以正常工作,同时缩小QCA的元胞尺寸可以使镜像电荷QCA的最高工作温度达到室温以上.     

量子点分布误差对镜像电荷自动元胞机的影响

研究了量子点分布的误差对镜像电荷量子元胞自动机(QCA)的影响. 镜像电荷QCA每个元胞中的四个量子点是被严格限制在正方形元胞的四个角上的，考虑到现有的量子点生长技术，量子点偏离理想位置的情况是不可避免的. 模拟了在正态分布误差存在时镜像电荷QCA的工作情况，并估算了在较小的介电常数下镜像电荷QCA可能达到的最高工作温度. 仿真结果表明正态分布标准差sigma小于0.1时，镜像电荷QCA可以正常工作，同时缩小QCA的元胞尺寸可以使镜像电荷QCA的最高工作温度达到室温以上.     

两点量子元胞自动机逻辑电路设计与仿真

择多逻辑门和反相器是量子元胞自动机(QCA)逻辑电路的基本组件。设计了两点量子元胞自动机(两点QCA)的传输线、择多逻辑门和反相器等基本逻辑器件。通过仅在信号沿竖直方向传递需要取反时用到水平放置元胞的设计,使电路布局更加紧凑。利用这些基本逻辑器件完成了一位数值比较器电路的设计。基于两点QCA系统的半经典模型,利用遗传模拟退火法对电路功能进行了仿真。仿真结果显示,两点QCA同样能够有效实现传统四点QCA的功能,而其所需的电子数和量子点数均减少了32.1%,电路集成度提高了49.4%。     

基于双量子阱系统概率模型的传输线背景电荷分析

量化分析了背景电荷影响下量子元胞自动机的翻转特性。提出了一种新的时不变转换模型—双量子阱系统概率模型。与元胞间哈特里逼近法和全基矢量法相比,提出的模型降低了运算量。仿真证明,距QCA传输线186nm范围内若存在背景电荷将造成目标元胞的错误翻转。错误翻转的元胞处于两种新态。因此,双稳态模型在背景电荷的分析中不再适用。     

背景电荷对两点量子元胞自动机电路的影响

背景电荷是影响两点量子元胞自动机电路可靠性的一个重要因素。为了量化分析不同区域内背景电荷对两点量子元胞自动机信息正确传输概率的影响,建立了两点量子元胞自动机状态转换的概率模型,求解出目标元胞在背景电荷影响下发生翻转的概率。研究结果表明,以元胞尺寸和间距均取20 nm为例,信号沿水平方向传输时,背景电荷在离目标元胞40 nm范围内将导致元胞错误翻转;信号沿竖直方向传输时,背景电荷在离目标元胞32 nm范围内将导致元胞错误翻转。背景电荷对目标元胞输出状态的影响范围随电路中元胞间距的增大而增大,而与元胞尺寸无关。     

基于贝叶斯模型的QCA扇出结构转换特性

基于半径为2的贝叶斯模型,量化分析了量子元胞自动机(QCA)扇出结构的转换特性。分析表明,采用半径为1的贝叶斯模型进行QCA转换特性分析将导致传输线正确概率的误差增大到40%,而半径为2的贝叶斯模型平衡了运算量和计算精度,适用于QCA的可靠性分析。仿真表明,扇出结构的正确概率随元胞尺寸和元胞间距的增大而逐渐降低,也随着输入条件和输出端的不同而改变,输入为‘1’时,扇出的拐角输出端的正确概率高于85%,而输入为‘0’时,拐角输出端的正确概率低于20%。这是由于QCA是一种基于量子机理进行工作的器件,不同的输入或不同的元胞尺寸和元胞间距都将造成元胞扭结能的改变,进而影响元胞的翻转概率。研究所得结论可为今后QCA的电路实现与设计和可靠性分析提供参考。     

基于量子元胞自动机的逻辑电路

简述了量子元胞自动机 (QCA)的理论及其逻辑电路的实现方式。每个量子元胞包含两个电子 ,它们通过库仑相互作用与邻近元胞耦合。每个量子元胞上的电荷分布趋于沿两垂直轴的某一轴向分布 ,可以以此来表达二进制信息。用这些量子元胞的阵列来实现各种逻辑门     

QCA电路的缺陷研究

针对量子元胞自动机电路中出现的元胞移位等元胞缺陷,介绍了基于QCADesigner的元胞缺陷分析,得出了特定结构的容错范围。对于制造过程出现的单电子故障,分析了不同输入时单电子故障对传输线和反相器的影响。对于制造过程中出现的漂移电荷缺陷,分析了这些缺陷对传输线的影响。通过改变元胞与传输线之间的距离,研究了QCA传输线之间的串扰问题,得出了其容错范围。最后对RS触发器中出现的元胞缺陷采用测试序列进行了分析研究,从而为进一步研究QCA电路的缺陷提供了依据和方向。     

量子元胞自动机器件和电路的研究进展

量子元胞自动机(QCA)是一种新颖的纳米技术,该技术不再通过电流或电压而是基于场相互作用进行信息的计算和传递。首先,综述了两种量子元胞自动机(EQCA和MQCA)器件的计算原理、基本逻辑门和时钟。指出了QCA元胞构成的不同线结构可在相同层交叉传递信号而不受影响。然后,进一步总结了制备QCA器件和功能阵列或电路的实验方法和材料,得出MQCA器件和分子EQCA器件的发展将使该器件逐步达到实际应用水平的结论。详细讨论了目前QCA器件和电路(尤其是存储单元结构)研究取得的重要进展以及面临的问题。提出了QCA器件未来理论和应用研究中的开放课题和方向。     

加法器的QCA设计与研究进展

量子细胞自动机(QCA)是一种基于元胞自动机结构的纳米器件,该器件通过电子占据量子点的位置来表征二进制信息。针对QCA加法器电路的国内外研究状况,首先分别详细地综述了进位传送加法器、载流加法器、超前进位加法器和并行前缀加法器,得出QCA加法器向大规模和规律化方向发展的结论。然后进一步从元胞个数、元胞所占面积和时钟延迟上进行分析评述,指出了载流加法器的整体性能是最优的;但与其他加法器相比,前缀加法器中的Brent-Kung Adder的稳定性最好,并对今后QCA加法器电路的研究方向进行了展望。