38、量子计算中的锁存器与计数器设计

量子计算中的锁存器与计数器设计

1. 量子J - K锁存器

1.1 输出特性

对于量子J - K锁存器的八种输入组合：(E = 0, J = 0, K = 0, Q = 0)、(E = 0, J = 0, K = 1, Q = 0)、(E = 0, J = 1, K = 0, Q = 0)、(E = 0, J = 1, K = 1, Q = 0)、(E = 1, J = 0, K = 0, Q = 0)、(E = 1, J = 0, K = 1, Q = 0)、(E = 1, J = 0, K = 1, Q = 1)和(E = 1, J = 1, K = 1, Q = 1)，根据其特征方程，输出Q + 为0。

1.2 功能特性

量子J - K锁存器能够根据J和K的值设置输出、重置输出或对输出取反。当E（时钟）为1时：
- 若J = 1，J输入可将输出设置为1。
- 若K = 1，重置输入可将输出重置为0。
- 若J和K都设置为1，则输出Q取反。

1.3 电路设计

量子J - K锁存器本身不产生取反输出Q。为了同时产生输出Q及其取反Q，其量子实现设计中使用了费曼门来生成输出Q的取反。如下表总结了量子J - K锁存器的功能：
| E | J | K | Q | Q+ | 功能 |
| — | — | — | — | — | — |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 保持 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 保持 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 保持 |
| 0 | 1 | 1 | 0 |