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

1. 纳米计算中的可靠性分析工具

在纳米计算领域，为了帮助微架构设计师定量理解可靠性和冗余性的设计参数，研究人员开发了一些自动化分析工具。

• 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级别。
• 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，还有工具正在开发中，用于对容错量子点细胞自动机（QCA）架构进行定量统计分析。虽然QCA对几何形状和放置中的某些扰动具有弹性，但对其他错误（如位置的非对称平移）很敏感。这些开发中的工具将与圣母大学的AQUINAS QCA模拟器集成，对容错QCA门架构进行定量统计分析。

2. 纳米计算系统面临的可靠性问题

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，原因主要有以下两点：
- 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。
- 环境诱导故障 ：纳米级器件更容易受到环境因素导致的故障影响，例如单电子晶体管（SETs）和量子点细胞自动机（QCA）容易受到器件附近背景电荷波动的影响。

3. 应对可靠性问题的方法 </