量子可逆逻辑电路综合

该文阐述了量子可逆逻辑电路综合的意义和现状,着重分析了目前量子可逆电路综合的几种主要方法,即基于变化法的综合法、穷举法、RM展开式法以及群论法,讨论了几种方法的核心思想、综合规则及优缺点,并在此基础上提出了改进的一些设想和思路。     

基于真值表演算的四量子电路综合方法

为了能以较小的代价高效地自动构造量子可逆逻辑电路,提出了一种新颖的四量子可逆逻辑综合方法.该方法首先将一个四量子电路的函数表示成真值表的形式;然后利用传统的递归思想,通过对换演算,将四量子电路映射函数的真值表分解成2块相互独立的三量子电路映射函数的真值表;再查找相应的最优三量子电路,直接生成相关电路;最后将对换运算的电路并入该电路,经过局部优化即可生成最终电路.分析结果表明,用该方法综合四量子电路能大幅减少TOF门的数量,平均需要15.74个TOF门,最多只需24个TOF门.同时该算法避免了穷举法所需的时空复杂度太大的问题,便于经典计算机实现.     

可逆逻辑综合的研究及进展

本文分析了可逆逻辑综合的意义、研究现状和进展,指出了当前可逆逻辑综合研究中存在的主要问题,并基于可逆逻辑门的优化设计,提出最小量子代价、垃圾位数、可逆逻辑综合的规模等关键技术的解决思路。     

二分法在多线量子逻辑门分解中的应用

将经典的对称二分法应用于多线量子可逆逻辑门的分解中,证明当量子位数n≥5且3≤k≤n-2时,任意多线量子可逆逻辑门('k'-CNOT门)可以在没有辅助位的情况下由少于[4「log2(k-2)」+1-3(2「log2(k-2)」+1-k+1)2「log2(k-2)」]个'2'-CNOT门(Toffoli门)构成.利用该方法可以使由多线量子可逆逻辑门分解而生成的物理电路门阵列数大幅下降.与Yang等报道的实验结果相比,'2'-CNOT门的数量级由O(2k)减少为O(k2).     

置换群与整数间一对一Hash函数的构建

为了提高量子可逆逻辑电路自动生成与优化的效率,给出了一个在置换群与整数域上满足一对一映射的Hash函数构建方法.一个n×n的量子可逆逻辑门的输入和输出对可有2n!种组合,若将一个组合对应一个置换,则一切2n次置换的集合就组成一个置换群.Hash函数H(X)利用每一个置换中数字的排列位置,求出该数字的逆序数并计算其函数值,将置换群的元素X(a0a1…a2n-1)映射到整数Z∈{0,1,…,2n!-1}的集合上,快速确定计算位置.该函数不但可以大大提高量子可逆逻辑综合算法的效率,而且结构简单,性质良好,具有一般性意义.     

量子可逆逻辑电路最小代价综合算法

采用位运算构造了一个完备的Hash函数,提出了基于Hash表的新型量子可逆逻辑电路综合算法.利用该算法可对多种量子门采用任意量子代价标准,以较高的效率生成最优的量子可逆逻辑电路.按照国际同行认可的三变量可逆函数测试标准,该算法不仅能够生成全部最优电路,而且运行速度远远超过其他算法.实验结果表明,该算法在同等计算环境下,以目前最好结果为基准,按最小量子代价标准,综合电路的平均速度是最好结果的472.5倍.     

面向可逆逻辑综合的Quine-McCluskey算法的改进和实现

本文为满足可逆逻辑综合的需要,对Quine-McCluskey算法进行了改进和实现。通过分析常规的"积之和"表达式和便于可逆逻辑门实现的"积之异或和"表达式之间的差异与联系,推导出了它们之间相互转换的方法和规则,在此基础上讨论和总结了将Quine-McCluskey算法改进并移植用于可逆逻辑综合的思路和要点。通过理论推导和实例分析验证了该移植法应用于可逆逻辑综合的有效性。     

量子逻辑门及其研究进展

量子信息代表了当代量子物理学的最新进展,代表着信息时代最具有潜力的发展方向,量子逻辑门是实现量子计算的最基本的逻辑单元。文章介绍量子信息技术中量子逻辑门的基本特点、方法以及实现量子门的物理实验进展。     

量子逻辑门及其研究进展

量子信息代表了当代量子物理学的最新进展,代表着信息时代最具有潜力的发展方向,量子逻辑门是实现量子计算的最基本的逻辑单元。文章介绍量子信息技术中量子逻辑门的基本特点、方法以及实现量子门的物理实验进展。     

量子计算机的量子力学基础

文章从量子力学的基本原理出发论述了量子计算机的量子比特、量子寄存器和量子逻辑门的量子力学基础及量子计算机的优越性和存在的困难。     

量子可逆电路综合的启发式快速匹配算法

提出了基于Reed-Muller展开式,使用CNT量子门库,以量子门表达式为启发式规则进行前向模式匹配的量子可逆逻辑电路快速综合算法.与通常所用的穷尽搜索算法相比,该算法利用量子门表达式作为启发式规则进行匹配代换,避免盲目匹配,有效降低了匹配复杂度,减少匹配代换的数量.同时该算法不会出现穷尽搜索中因不能找到有效解而进行回溯的现象,能以较小的时间空间复杂度生成最优或近似最优的量子可逆电路,特别在多量子可逆逻辑电路综合上,能够表现出更好的性能.     

基于Reed-Muller量子可逆逻辑电路的综合快速算法

结合可逆逻辑电路综合的多种算法,提出了一种新颖高效的算法,自动构造正极性R eed-M u ller展开式(RM),在生成量子可逆逻辑电路的解空间树上,采用总体层次遍历,局部深度搜索,借鉴模板优化技术,构造限界函数快速删除无解或非最优解的分枝,优先探测RM中的因子,以极高的效率生成最优电路.     

新型数字逻辑电路综合实验教学平台的设计研究

针对目前国内数字逻辑电路综合实验教学存在问题,结合多年的数字逻辑电路实验教学经验,设计开发了一款新型数字逻辑电路综合实验教学平台,以满足当代大学生数字逻辑电路实验实际需求.     

160t铁路铺架机可控硅整流系统移相触发控制器

本文介绍可用于可控硅自动控制系统的一种新型移相触发控制器。这种控制器集成度高，结构简单，调整方便，功耗小，可用于逻辑无环流和错位选触无环流的可逆或不可逆系统中，还可用于双反星形可控整流电路、十二相整流电路等电路中     

一种改进的逆向逻辑综合算法

在逆向逻辑综合过程中,为了保证综合结果的准确性,需要将输入全集作为待处理数据集合,大大增加了整个处理过程的时空开销.论文深入分析了现有的逻辑综合基本运算,并结合逆向逻辑综合的数据特点,提出了效能更优的改进广义相容算法,从而较大程度地提高了对部分集进行化简提维的效率.     

基于KFDD与进化算法的可逆电路优化算法

为降低由Kronecker功能决策图(Kronecker functional decision diagram,KFDD)综合所得可逆电路的成本,提出一种基于进化算法的可逆电路优化算法.该算法基于遗传算法模型进行设计,分别采用离散值和整型值编码KFDD输入变量的分解类型和顺序,使用所设计的遗传算子,将量子成本作为主要目标、量子位数作为次要目标进行可逆电路的优化.为解决过早收敛问题,该算法在搜索过程的前期阶段利用多个子群搜索解空间中的不同区域,在搜索过程的后期阶段将多个子群合并为整体种群,利用整体种群进行集中搜索.使用基准函数对算法进行验证的结果表明,所提出算法具有较强的全局寻优能力,有较好的结果稳定性,能够降低可逆电路的量子成本.     

Resolving photon number states in a superconducting circuit

Electromagnetic signals are always composed of photons, although in the circuit domain those signals are carried as voltages and currents on wires, and the discreteness of the photon's energy is usually not evident. However, by coupling a superconducting quantum bit (qubit) to signals on a microwave transmission line, it is possible to construct an integrated circuit in which the presence or absence of even a single photon can have a dramatic effect. Such a system can be described by circuit quantum electrodynamics (QED)-the circuit equivalent of cavity QED, where photons interact with atoms or quantum dots. Previously, circuit QED devices were shown to reach the resonant strong coupling regime, where a single qubit could absorb and re-emit a single photon many times. Here we report a circuit QED experiment in the strong dispersive limit, a new regime where a single photon has a large effect on the qubit without ever being absorbed. The hallmark of this strong dispersive regime is that the qubit transition energy can be resolved into a separate spectral line for each photon number state of the microwave field. The strength of each line is a measure of the probability of finding the corresponding photon number in the cavity. This effect is used to distinguish between coherent and thermal fields, and could be used to create a photon statistics analyser. As no photons are absorbed by this process, it should be possible to generate non-classical states of light by measurement and perform qubit-photon conditional logic, the basis of a logic bus for a quantum computer.