面向量子電路設(shè)計的建模.pdf

1、隨著量子通信與量子計算的深入發(fā)展，量子電路應(yīng)用越來越廣；與此同時，隨著傳統(tǒng)集成電路的迅猛發(fā)展，其集成規(guī)模也即將達(dá)到物理極限，而量子電路恰能解決其存在的問題，因此如何設(shè)計量子電路成為當(dāng)今亟待解決的問題。
　　 在前人相關(guān)工作的基礎(chǔ)上，本文為實(shí)現(xiàn)量子電路設(shè)計的建模，提出了針對量子電路中典型代表的兩類電路設(shè)計——量子隱形傳態(tài)電路和量子元胞自動機(jī)電路——的模型建立并實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在量子隱形傳態(tài)電路綜合的建模中，考慮到物理底層實(shí)現(xiàn)多是采用

2、光學(xué)方案以及量子隱形傳態(tài)所要求傳輸量子比特需要可逆功能等因素，本文采用以線路模型為基礎(chǔ)，針對電路的功能分為三段并分別加以研究考察；以量子邏輯門和Toffoli門集為基礎(chǔ)，尋求電路綜合的完備通用邏輯門集合并加以可逆化改造。在上述兩者的基礎(chǔ)上構(gòu)建用于邏輯綜合的電路模型并通過Matlab工具箱編譯以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；在量子元胞自動機(jī)電路的仿真的建模中，考慮到前人工作未能很好地兼顧模擬精確度和效率兩方面的因素，本文提出在相對較高的設(shè)計層次上，采用以貝葉

3、斯網(wǎng)絡(luò)模型為基礎(chǔ)進(jìn)行電路建模，不僅使以上兩方面因素得以有效地兼顧，還能得出相關(guān)參數(shù)對電路功能影響的效果。其中分別從定性和定量兩方面著手，詳細(xì)闡述了如何將貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型與量子元胞自動機(jī)電路物理特性進(jìn)行耦合的建模過程，即諸如元胞-節(jié)點(diǎn)間的相互轉(zhuǎn)化，用密度矩陣描述概率分布函數(shù)以及各物理參數(shù)的量化等等，并舉一例加以說明。最后通過Matlab工具箱編譯以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，上述兩個電路模型能夠很好的模擬其分別對應(yīng)的量子電路，而且具有很高的效率