45、多值量子与DNA纳米处理器：原理、应用与挑战

多值量子与DNA纳米处理器：原理、应用与挑战

1. 多值量子纳米处理器基础组件

1.1 量子三态或运算（Quantum Ternary OR Operation）

量子三态或运算需要进行移位操作，包括(+1)和(+2)移位。其中，两个(+1)操作不受控，另外两个(+1)操作由两个输入控制，两个(+2)操作分别由每个输入控制。为了得到预期结果，还需要一个双输入控制的C2 NOT门。

例如，根据相关逻辑，一个具有九个输入的或门最终输出结果的构建过程如下：首先使用四个三态量子或运算来构建九个输入的或电路以及一个单输入，每个或运算产生一个单输出。这四个三态量子门得到的输出再进行另外两个三态量子或运算，之后这两个或运算的结果再进行一次或运算，其输出与一个单输入构成最终的或门，从而给出最终输出。

具体的移位控制规则如下：
- 每个或电路的第一个(+2)和第二个(+2)操作分别由输入B和A控制，仅当输入为|2>时才会开启。
- 接下来的(+1)由输入A和B共同控制，仅当两个输入都为|2>时才会开启。
- 随后的两个(+1)不受控。
- 再接下来的(+1)又由两个输入控制，仅当两个输入都为|2>时才会开启。
- 最终的异或门仅当A、B不等于0且A不等于B时才会开启。

1.2 量子三态指令寄存器（Quantum Ternary Instruction Register, IR）

量子三态指令寄存器由八十一个三态量子与运算组成。为了实现这八十一个与运算，使用了九个解码器，每个解码器为2 - 9形式，并且这九个解码器由另一个2 - 9三态量子解码器选择。