5、具有记忆功能的可逆逻辑元件：替代逻辑设备的新选择

具有记忆功能的可逆逻辑元件：替代逻辑设备的新选择

1. RLEM的输入限制

RLEM（Reversible Logic Element with Memory）是一种具有记忆功能的可逆逻辑元件。虽然可以扩展RLEM使其能够接收两个或更多粒子，但基于以下原因，通常不这样做：
- 功能足够强大 ：在不进行扩展的情况下，RLEM已经具备足够的计算能力。
- 避免同步问题 ：如果允许两个或更多输入粒子，会出现多粒子同步问题。这意味着必须精心设计逻辑电路，以确保粒子同时到达每个逻辑元件，这与传统逻辑门电路的情况类似。而将输入粒子数量限制为一个时，唯一的输入粒子会与元件的内部状态（可视为“静止”信息）相互作用，因此输入可以在任何时刻给出，这样可以大大简化由RLEM组成的逻辑电路的结构。从这个角度来看，RLEM作为逻辑元件与逻辑门具有完全不同的特性。

2. 典型的RLEM - 旋转元件（RE）

2.1 RE的结构和状态

如果不限制状态和符号的数量，RLEM有无限多种类型。这里考虑一种特定的2状态4符号RLEM，即旋转元件（RE），其操作易于理解。

RE用一个内部包含可旋转杆的盒子表示，其两种状态通过杆的方向来区分，分别称为状态H和状态V。它有四条输入线和四条输出线，分别对应输入符号集{n, e, s, w}和输出符号集{n′, e′, s′, w′}。可旋转杆用于控制输入粒子的移动方向。

2.2 RE的操作规则

• 无粒子输入 ：当没有粒子存在时，RE不发生任何