20、纳米、量子与分子计算中的大数定律系统设计

纳米、量子与分子计算中的大数定律系统设计

1. 纳米级编程与挑战

在纳米级工程中，构建差异化模式是一项关键挑战。传统光刻方法在经济上难以扩展到纳米尺度。目前有一些自下而上的组装技术，能产生有趣的纳米级特征，这些技术通常只能提供以下两种结构：
- 规则结构，如交叉开关、存储核心和可编程逻辑阵列（PLAs）。
- 统计结构。

对于规则的交叉开关结构，若要使用其交叉点，就需要对其进行编程，这就要求纳米级的差异化，以便对单个纳米线进行寻址。

2. 纳米级接口问题与解决方案

从传统微尺度导线对纳米级导线进行寻址是一个关键挑战。原因如下：
- 并非所有纳米级组件都是完美的。
- 纳米级组件最初可能是规则的、无差异的阵列。

由于微尺度导线（如间距为 100 - 200nm）和纳米级导线（如间距小于 20nm）之间存在尺度差异，直接将每根纳米级导线连接到一根微尺度导线是不可取的，因为这会影响纳米级导线的紧密排列。

自然的解决方案是使用解复用器。解复用器对密集编码的输入进行解码，并用于寻址其输出之一。从信息论的角度来看，解复用器只需 $\log_2(N)$ 根输入线就能指定要寻址的 $N$ 根纳米线中的哪一根。对于足够大的 $N$，$\log_2(N)$ 远小于 $N$，这有助于最小化接口微尺度导线的成本，并保持纳米级导线的密度优势。

3. 纳米级接口的统计组装

• Williams 和 Kuekes 的方法 ：他们认为可以通过物理过程在微尺度和纳米级导线之间的层中产生金颗粒的随机分布，这些颗粒为纳米线提