11、量子点元胞自动机编码器电路与纳米结构蜂窝贴片天线研究

量子点元胞自动机编码器电路与纳米结构蜂窝贴片天线研究

1. 量子点元胞自动机（QCA）编码器电路

传统硅晶体管技术存在高功耗和尺寸大等问题，难以适配小型设备。量子点元胞自动机（QCA）作为纳米技术的解决方案应运而生，它具有小尺寸设计、高封装密度和低功耗的特点。

1.1 QCA基础原理

• QCA细胞结构 ：QCA细胞由位于正方形边缘的四个量子点组成，每个细胞有两个可移动电子，电子因库仑排斥力位于对角，形成极化。极化值为 +1 代表逻辑 1， -1 代表逻辑 0。
• 基本逻辑电路 ：三输入多数门、电缆和反相器是基本的QCA逻辑电路，可组合构建更复杂的电路。QCA通过极化而非电流传输数字信息，细胞起到传统电路中电线的作用。

1.2 多数门与时钟机制

• 多数门 ：三输入多数门是QCA的基本构建块，当两个或更多输入为高时，输出为高。逻辑表达式为 (Y = AB + BC + CA)。通过固定一个输入为逻辑 1 或 0，可设计与门（(M (A, B, 0) = AB)）或或门（(M (A, B, 1) = A + B)）。
• 时钟机制 ：QCA电路中的时钟信号用于同步电路和控制信息流。QCA时序分为四个阶段：转动、保持、放电和放松，分为四个时钟区，相邻时钟区间有 90 度相位延迟。

1.3 分层与非门和或非门

编码器电路使用通用逻辑门（如与非门和或非门）构建