量子点细胞自动机中可编程逻辑阵列的实现

"本文主要探讨了在量子点细胞自动机（Quantum-dot Cellular Automata, QCA）架构中实现可编程逻辑阵列（Programmable Logic Array, PLA）的策略，重点介绍了两种理论：时钟相位控制（Clocking Phase Controlling, CPC）理论和异常多数投票器（Abnormal Majority Voter, MV）门理论。这些理论使得在二维平面上布局PLA变得更加容易，并且可以扩展到其他形式的结构。" 在量子计算领域，量子点细胞自动机（QCA）是一种有前景的纳米尺度数字电路实现技术。QCA利用量子点作为基本的信息存储和处理单元，通过量子力学效应进行计算，具有极高的密度和潜在的高速性能。在本文中，研究者关注的是如何在一个单层结构中布局可编程逻辑阵列（PLA），这是一种常用的数字逻辑电路，用于实现逻辑函数和组合逻辑。 PLA通常由与阵列、或阵列和输出电路组成，允许灵活地配置来实现不同的逻辑功能。在QCA架构下实现PLA，面临的主要挑战是如何在微小的空间内有效地布置和控制量子点单元。为了克服这些挑战，文章提出了时钟相位控制（CPC）理论。CPC理论旨在通过精确控制时钟信号的相位，使得QCA单元在正确的时间执行操作，从而避免信号冲突和错误。这一理论使得在二维平面上布线和同步QCA单元成为可能，提高了整个系统的并行性和效率。 此外，文章还引入了异常多数投票器（MV）门理论。在传统的多数投票器中，通常需要三个输入，输出取决于输入中多数状态。而异常多数投票器则对这种情况进行了扩展，它在特定条件下可以改变输出，以适应QCA环境中的特殊情况。MV门在设计PLA时提供了更多的灵活性，可以更好地适应QCA的非传统操作模式。 结合CPC理论和MV门，研究者提出了一种新的QCA-PLA实现方法，这种方法不仅简化了布局设计，而且能够适应QCA的独特性质。这种方法有望推动QCA在实际应用中的发展，特别是在高度集成的纳米级电子设备中。 这篇研究工作展示了在QCA技术中实现PLA的创新思路，通过CPC理论和MV门理论解决了QCA电路设计的复杂性问题，为未来纳米级别的逻辑电路设计提供了新的方向。