11、多值量子点元胞自动机基本门结构与模拟

多值量子点元胞自动机基本门结构与模拟

1. QuQCA基本门结构

1.1 QuQCA单元特性

QuQCA单元通过量子测量计算出极化值为{-4, -2, 0, 2, 4}，可表示为{A, B, C, D, E}。该单元呈两层三元结构，两层间距25nm以实现隔离。每层中，势阱所在圆半径为2.5nm，势阱到单元壁距离为1.5nm，势阱间角距离为45°，首个势阱位于0°。

1.2 QuQCA基本门类型

1.2.1 NOT门

• 关系方程 ：式(7.1)给出NOT门关系，其中x为QuQCA中NOT门输入，式中值为最大输入值的35倍。使用该式时，极化值需在0到1之间，因此将极化值进行转换：极化2转换为1/4，极化0转换为1/2，极化2转换为3/4，极化4转换为1。转换后的值可替代x。
• 模拟工具 ：采用MATLAB 2018b模拟QuQCA的NOT门，所有门按QCA标准在一个时钟内模拟。
• 输出状态 ：输入与输出状态关系如下表所示：
  | 输入 | | 输出 | |
  | — | — | — | — |
  | 符号 | 极化 | 符号 | 极化 |
  | A | -4 | E | 4 |
  | B | -2 | D | 2 |
  | C | 0 | C | 0 |
  | D | 2 | B | -2 |
  | E | 4 | A | -4 |

1.2.2 相邻单元模拟