6、纳米、量子与分子计算中的缺陷与容错研究

纳米、量子与分子计算中的缺陷与容错研究

一、纳米计算可靠性分析工具

在纳米、量子与分子计算领域，研究人员开发了一些自动化分析工具，帮助微架构设计师定量理解可靠性和冗余性的设计参数。
1. NANOLAB
- 它是一组可在Matlab中调用的库函数。
- 这些函数利用信念传播（Belief Propagation）和马尔可夫随机场形式，计算布尔网络在不同系统熵参数下不同输出状态的概率。
- 该工具可用于确定布尔网络中可靠计算所需的最小冗余水平。
2. NANOPRISM
- 基于PRISM符号模型检查器。
- 使用概率模型检查来确定逻辑电路的可靠性，并已用于评估不同粒度冗余下的可靠性。

此外，还有正在开发的工具，用于对容错量子点细胞自动机（QCA）架构进行定量统计分析。这些工具与圣母大学的AQUINAS QCA模拟器集成，对容错QCA门架构进行定量统计分析。虽然QCA对几何和布局的某些扰动具有弹性，但对其他误差（如位置的非对称平移）敏感。

二、纳米计算面临的可靠性问题

纳米技术实现的计算系统需要采用容错和缺陷容忍措施来提高可靠性，原因如下：
1. 制造缺陷 ：分子器件的化学组装只有统计产量，无法完美制造所有器件。
2. 环境诱导故障 ：单电子晶体管（SETs）和量子点细胞自动机（QCA）等纳米级器件易受器件附近背景电荷波动的影响。

三、解决可靠性问题的方法

研究人员从多个角度解