13、基于QCA的纳米通信网络错误检测电路

基于QCA的纳米通信网络错误检测电路

1. 引言

在实时通信系统中，无错误的数据传输和接收至关重要。然而，信道中的噪声会导致数据出现大量错误。传统方法在去除噪声和错误方面存在不足，无法以较少的硬件资源实现最大的纠错能力，且消耗较高的面积、功率和延迟。因此，量子点细胞自动机（QCA）技术被用于实现纳米通信网络。

QCA技术基于可逆性概念，在计算结束和转换工作的首次逆过程中，系统可以进行反向计算。多数电路能根据每个输入生成输出，输入和输出向量之间存在对应关系。在QCA电路中，输入和输出必须相等，每个输入设计都有唯一的输出设计，且每个输出仅使用一次，不允许扇出，并且QCA必须是非循环计算。

本文的主要贡献包括：
- 实现基于QCA的奇偶校验生成器和奇偶校验检查器。
- 开发基于QCA的卷积编码器和解码器。
- 实现更高效的纳米通信系统，具有高纠错率和低硬件资源利用率。

2. 多数逻辑门

多数逻辑门采用量子点细胞自动机的传输晶体管技术开发，因其具有以下特性，在芯片设计中更受青睐：
- 双向特性 ：在芯片级实现中，输入和输出引脚可互换，能减少路径延迟并实现逻辑优化。
- 扇入扇出能力 ：多数逻辑门支持扇入和扇出特性，即使输入和输出数量不匹配，也能有效减轻芯片负载。
- 操作数量 ：基于输入 - 输出引脚数量，多数逻辑门支持N个逻辑操作。例如，费曼门可作为缓冲器和异或操作。而基本门仅用于单一操作。
- 量子成本 ：多数逻辑门所需的