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量子可逆逻辑电路进化设计研究

作　者: 黄媛媛
导　师: 王友仁
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 量子电路可逆逻辑优化设计遗传算法低功耗集成电路 TSG门可逆乘法器
分类号: O413
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文研究量子可逆逻辑电路进化设计方法,论文主要研究工作为:(1)分析了量子可逆电路的研究现状,阐述了量子可逆逻辑门和相关定理,介绍了基本的量子可逆逻辑电路。给出了现有的各种量子可逆逻辑电路综合方法的总结分析。(2)研究了基础量子逻辑门组成的可逆电路的进化设计方法。利用遗传算法作为优化算法,完成了量子电路优化设计中二进制编解码、交叉操作、变异操作、适应度函数设计等。以四输入可逆逻辑电路设计为例,验证了进化设计方法是有效的。实验结果表明,该方法在进化较少输入的可逆逻辑电路时,可以很快找到最优解,效率较高。(3)提出了实数位串编码方法,该方法在进化可逆逻辑电路时不需要建立量子门库,编码方法简单。针对由常用量子门组成的可逆逻辑电路,研究了其多目标进化设计方法。完成了1位可逆全加器和4*4可逆乘法器的优化设计,该方法对电路的功能、量子门数、垃圾位数和量子代价同时进化,取得了很好的优化效果。(4)面向复杂的量子可逆逻辑电路优化设计,提出了矩阵编码方法。设计了8*8可逆乘法器,通过实验结果分析,验证了改进后的编码方法进化复杂量子可逆逻辑电路的优越性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
第一章绪论  12-18
  1.1 课题的研究背景与研究意义  12-14
    1.1.1 课题的研究背景  12-13
    1.1.2 课题的研究意义  13-14
  1.2 量子可逆逻辑电路的研究现状及发展趋势  14-16
    1.2.1 量子可逆逻辑电路的国内外研究现状分析  14-16
    1.2.2 量子可逆逻辑电路研究存在问题与发展方向  16
  1.3 本文的研究内容和论文结构  16-18
第二章量子可逆逻辑电路基础知识及综合方法分析  18-31
  2.1 量子可逆逻辑电路的基础知识  18-26
    2.1.1 量子门介绍  18-24
    2.1.2 量子门及量子电路的基本定理  24-26
  2.2 常用量子可逆逻辑电路主要综合方法分析  26-30
    2.2.1 基于变换法的合成  26-28
    2.2.2 逻辑符号综合法  28-29
    2.2.3 模板法  29-30
    2.2.4 综合方法对比  30
  2.3 本章小结  30-31
第三章量子可逆逻辑基础门电路进化设计方法研究  31-42
  3.1 量子可逆逻辑电路设计的数学模型与设计规则  31-32
  3.2 遗传算法描述  32-34
  3.3 量子可逆逻辑基础门电路进化方法设计  34-38
  3.4 设计实例及仿真实验结果分析  38-41
    3.4.1 实例设计  38-40
    3.4.2 仿真结果分析  40-41
  3.5 本章小结  41-42
第四章量子可逆逻辑电路进化设计方法研究  42-61
  4.1 量子可逆逻辑电路编码方法及遗传操作  42-48
    4.1.1 改进的编解码方法  42-43
    4.1.2 种群初始化  43-44
    4.1.3 遗传操作  44-48
  4.2 适应度函数设计  48-49
  4.3 设计实例及仿真实验结果分析  49-60
    4.3.1 可逆全加器  49-54
    4.3.2 4*4 可逆乘法器  54-60
  4.3 本章小结  60-61
第五章复杂可逆逻辑电路进化设计初步研究  61-79
  5.1 基于矩阵编码的复杂量子可逆逻辑电路进化设计方法  61-68
    5.1.1 复杂量子可逆逻辑电路编码方法及遗传操作  61-67
    5.1.2 适应度函数设计  67-68
  5.2 设计实例及仿真实验结果分析  68-78
  5.3 本章小结  78-79
第六章总结与展望  79-81
  6.1 课题研究工作总结  79-80
  6.2 课题展望  80-81
参考文献  81-86
致谢  86-87
在学期间的研究成果及发表的学术论文  87

量子可逆逻辑电路进化设计研究

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