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.     

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。     

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。     

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%。     

一种基于两点量子元胞自动机电路的仿真方法

针对两点量子元胞自动机在半经典模型下的结构特点,提出了一种基于遗传模拟退火法确定两点量子元胞自动机系统状态的方法。遗传模拟退火法结合了适合全局搜索的遗传算法与适合局部搜索的模拟退火算法两者的优点,既提高了收敛速度,又防止了种群的早熟现象。通过对两点量子元胞自动机的传输线、反相器、扇出以及逻辑门等基本逻辑电路的仿真,验证了该算法的可行性和正确性。     

基于量子元胞自动机的模可变计数器设计

模可变计数器是一种功能丰富、灵活性很强的时序逻辑电路。基于一种二维纳米尺度计算范例量子元胞自动机(QCA)设计了一种2位模可变计数器单元电路,该计数器由2个JK触发器和5个基本逻辑门构成。采用置零模式设置了计数器的初始状态,该方法为解决QCA时序逻辑电路设计中输出端随机初始状态的消除问题提供了一条有效途径。在QCA版图设计过程中,通过延迟匹配规则完成了反馈回路的时钟布线。QCADesigner软件仿真结果表明,设计的计数器具有正确的逻辑功能,当两位模式控制信号M2M1为01,10和11时,分别实现了模2、模3和模4计数。     

基于电荷传输层优化的量子点发光二极管

采用溶液法旋涂薄膜、真空蒸镀铝电极,制备了ITO/PEDOT∶PSS/空穴传输材料/量子点/纳米氧化锌(ZnO Nanoparticles)/Al结构的量子点发光二极管(QLED)器件。对比了不同纳米氧化锌分散剂对器件性能的影响。当用乙醇和乙醇胺分散氧化锌时,对量子点层破坏较小,器件的亮度最高达22 940cd/m2,电流效率达28.9cd/A。研究了在聚乙烯咔唑(PVK)中掺杂不同比例4,4′-环己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺](TAPC)器件的发光特性。在PVK中掺杂TAPC材料能够促进器件空穴传输以及电子空穴注入平衡,当PVK∶TAPC=3∶1时,器件的空穴传输层形貌较为平整,亮度较高;当PVK∶TAPC=1∶1时,器件的开启电压最低。通过对器件膜层表面形貌以及电学、光学性能的对比,分析了电荷传输层优化对器件特性改善的原因。     

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     

基于量子元胞自动机的PLA故障分析和检测

量子元胞自动机(quantum-dot cellular automata,QCA)可编程逻辑阵列(programma-ble logic array,PLA)结构可用于实现大规模可编程逻辑电路。分析了4种故障类型发生在PLA单元的8个区域中的影响,得出了具体的影响效果。其中,直接或间接致使隐含线和与门发生逻辑错误的故障均会导致PLA中故障所在行整行失效,其他故障只会影响故障所在的PLA单元的逻辑功能和配置,而对PLA中的其他单元没有影响。此外,基于故障分析,提出了具体的PLA故障检测方法。     

基于量子遗传算法的量子细胞自动机仿真方法

利用遗传算法对基于半经典模型的量子细胞自动机进行仿真时,通常会遇到多个极值,容易陷入局部最优。为将量子遗传算法用于量子细胞自动机仿真,对量子遗传算法进行改进,将二进制量子位改为多进制量子位,重新设计了量子旋转门的调整策略,并给出了具体实现步骤。通过对测试函数寻优和量子细胞自动机电路的仿真,结果表明,改进后的量子遗传算法平均误差低,不易陷入局部极值,收敛速度较快,适用于量子细胞自动机仿真。     

基于元胞自动机的无线网络安全态势模拟

无线通信不受地理位置和空间限制，使用便利，灵活高效。但因其天然的开放性特点，无线网络较有线网络更易受到病毒和恶意程序的攻击，从而面临更为严重的安全威胁。对无线网络安全态势的模拟和分析是提升其威胁防御能力的关键因素。引入概率元胞自动机对无线环境下恶意程序的传播过程进行建模，给出节点行为的形式化表述，通过迭代模拟算法对属性断言的满足情况进行验证，仿真结果表明该方法有望为无线网络安全态势分析及事件响应提供有效的决策支撑。     

二维量子细胞神经网络及其图像处理应用

以量子细胞自动机为神经元,以量子细胞自动机的极化率和量子相位为状态变量,提出了一种二维多层的量子细胞神经网络结构;以量子细胞自动机的极化率为像素值,通过选择不同的模板,使得量子细胞神经网络实现水平线和垂直线检测以及图像去噪等功能,仿真结果显示其在图像处理上的有效性。与传统的CNN相比,量子细胞神经网络易于超大规模实现且具有超低功耗、超高集成度等优点。     

基于量子细胞自动机的只读存储器设计

结合量子细胞自动机的双稳态特性和传统的CMOS工艺设计存储器的思想,设计了4×5bit的只读存储器,并利用基于量子细胞自动机的遗传模拟退火法进行了仿真验证,结果显示该电路的正确性。由于采用了量子细胞自动机这一新型纳电子器件,存储器具有高集成度、低功耗等优点。     

基于量子细胞自动机的全加器实现

基于量子细胞自动机的双稳态特性和数字电路,设计了异或门和加法器,采用半经典仿真方法对其进行了仿真,并与Tougaw等人设计的异或门和全加器进行了比较,结果显示在能实现同样的异或和加法功能的情况下,电路结构较为简单且使用的QCA数目大大减少,在规模上只有Tougaw设计的电路的一半左右,这对于减小以后设计的更复杂电路的规模有较大的借鉴意义。     

基于量子细胞自动机的设计方法

简要介绍了量子细胞自动机这一新型纳电子器件,重点综述了量子细胞自动机系统的自顶向下和自底向上的两种设计方法,并比较了各自的优缺点,提出一种综合两种设计方法的设计思想。