一種時序量子電路的綜合流程

趙曙光，王朝正，李智偉

(東華大學 信息科學與技術學院，上海 201620)

一種時序量子電路的綜合流程

趙曙光，王朝正，李智偉

(東華大學 信息科學與技術學院，上海 201620)

時序量子電路設計還處于起步階段，目前所提出的基于狀態轉移圖的時序量子電路綜合流程存在較大的局限性，部分狀態轉移圖無法用該方法綜合。為了使該流程適用于任意狀態轉移圖，在對特殊節點的綜合中需要進行歸一操作。對該特殊節點的綜合被分為6個具有不同功能的操作區以保證可逆性。并通過該流程的初步優化方案以及一個一般狀態轉移圖的綜合實例證明了所提方法的有效性。

可逆邏輯；時序量子電路；狀態轉移圖；時序量子電路綜合

AbstractThe design of sequential quantum circuits is still in the early stage, and there are some limitations in the synthesis flow of sequential quantum circuits based on state graph which has already been proposed. In order to make the procedure applicable to arbitrary state graph, normalizing operation has to be performed to the special node. The synthesis of this special node is divided into six operational zoon with different functions to ensure the reversibility. A preliminary optimization scheme of the process and a synthesis flow of a general state graph are given in the end.

Keywordsreversible logic;sequential quantum circuits;state graph;synthesis of sequential quantum circuits

近年來，功耗問題被證明是阻礙大規模、高密度集成電路發展的主要問題之一。其中較大一部分原因是由于晶體管與材料性質等非理想特性所導致的，這些問題可通過更高層次的集成和新的制造工藝來解決。但是，1961年Landauer發現了一個更基本的問題，那就是在計算過程中每一位不可逆信息的丟失必然會產生一定的熱量[1]。隨著計算速度的不斷提升，由信息丟失所產生的功耗將變得不可忽略。如果所有計算都是可逆的，那么Landauer原理將意味著計算機消耗能量沒有下限，因為根本沒有任何比特在可逆計算中被擦除。可逆邏輯電路就是以可逆方式進行邏輯運算、計算過程中不丟失信息的新性電路。因此，研究和解決可逆邏輯綜合問題將有望推動超低功耗IC設計和量子計算機等領域的發展，因而成為了國際性的研究熱點[2-3]。……