74、量子点细胞自动机与多模态医学图像融合技术解析

量子点细胞自动机与多模态医学图像融合技术解析

量子点细胞自动机（QCA）中的 1 位比较器设计

量子点细胞自动机（QCA）是一种新兴的纳米技术，在电路设计领域展现出巨大潜力。QCA 基本单元中的量子点类似纳米级半导体结构片段，直径在 2 到 10 纳米之间，价电子可通过隧穿在量子点间迁移。由于库仑相互作用，会产生两种不同极化，每个单元在相反区域保留两个额外自由电子，对应“0”和“1”两种状态，线性极化值分别为“1”和“ - 1”。

QCA 电路的两个关键组件是反相器和多数门，特别是反相器和三输入多数门，它们是 QCA 中最重要的逻辑门，所有逻辑操作都基于它们完成。不过，研究表明三输入多数门在技术映射中未得到充分利用，因此不少学者正在探索新的逻辑门以提高电路效率。

目前已有多种基于 QCA 方法的数字比较器设计：
|设计方案|QCA 细胞数量|时钟延迟|特点|
| ---- | ---- | ---- | ---- |
|1 位共面数字化比较器|38|0.5|使用 MG 门、XNOR 和反相电路|
|MGA 基 1 位比较器|29|1.00|无需交叉|
|某幅度比较器|73|1.00|需要交叉|
|基于 40 和 37 QCA 细胞的比较器电路|40、37|0.75|受分层 T 和 OR 门启发，采用堆叠 T 门|
|基于 XNOR 门的比较器|42|0.75|采用性能最优的 XNOR 门|
|基于 FNZ 门的电子比较器|58|0.75|FNZ 门角落有三个反相电路|
|使用 5 输入多数门的数字化比较器|100|0.75|采用多层方法|
|改进的数字比较器|31|0.75|由反相