طراحی مدارهای منطقی اتوماتای سلولی کوانتوم (مقاله ترجمه شده)

چکیدهدر حال حاضر در زمینه منطق چند گانه از منطق سه گانه به دلیل داشتن مزایای رقابتی نسبت به منطق دو گانه، در توسعه پیشرفته ترین سیستم های دیجیتال استفاده می شود. با وجود پیشرفت های حاصل شده در این حوزه، هنوز مدلی جامع که بتواند تاثیری عمیق بر روند چنین سیستم تازه تاسیسی داشته باشد ارائه نشده است. از این رو، در این مقاله سعی داریم با استفاده از مدل پیشنهادیمان به طراحی گیت های منطقی ماشین های خودکار سلولی کوانتومی-نقطه ای سه گانه ساده و مدارهای ترکیبی مانند افزایشگر ها بپردازیم. به منظور تایید مدارهای طراحی، مدارهای منطقی سه گانه را با استفاده از نرم افزار جدید TQCAsim شبیه سازی کردیم، تا بتوانیم بهره وری روش شبیه سازی را بدقت بررسی کنیم، همچنین برخی از گیت های مرسوم پیشین نیز شبیه سازی شدند. بعلاوه، عوامل موثری مانند، حوزه، مصرف انرژی، خطاپذیری، و هزینه نیز در مدارهای ارائه شده بررسی شدند. نتایج نشانگر این هستند که علاوه بر تعیین مشخصات، مدارهای طراحی شده نیز به آسانی در سیستم های دیجیتال قابل اجرا هستند.مقدمهطبق قانون گوردون مور، هر 18 ماه تعداد ترانزیستورهای استفاده شده در تراشه ها دو برابر می شود که این امر باعث صرفه جویی در فضا و کوچکتر شدن اندازه وسیله می شود. با تولید گرما محدودیت های تکنولوژی سنجش CMOS، چگالی و سرعت دستگاه را تحت تاثیر قرار می دهد. چنین مسائلی باعث ترغیب تکنولوژی های جایگزین برای توسعه فناوریهایی مانند ماشین های خودکار سلولی کوانتومی-نقطه ای (QCA)، تونل زنی الکترون منفرد، الکترونیک مولکولی، نانوسیم ها، نانولوله ها، منطق فاز تونل زنی، دستگاه های بازآوایی تونل زنی، ترانزیستورهای چرخشی، و الکترونیک ابر رسانا، می شود.در QCA برای اولین بار توسط (1) اظهار شده است که، اطلاعات را میتوان به جای استفاده از یک جریان الکترونیکی با ایجاد یک حالت قطبی از یک سلول به سلول دیگر انتقال داد. QCA با داشتن مزایایی همچون اندازه کوچک، تراکم فشرده سازی بالا، تاخیر پایین سیگنال، و مصرف انرژی پایین اخیرا توجه زیادی را معطوف خود کرده است. QCA ابتدا بصورت دوگانه ارائه شد، اگرچه بیش از 2 مقدار واقعی وجود دارد که به منطق چند گانه (MVL) معروف است، و باعث تسریع عملکرد و کاهش ورودی/خروجی می شود (2). از میان منطق های MVL، منطق سه گانه (tQCA) کاربردی ترینشان می باشد. جرئیات بیشتر در رابطه با tQCA و QCA در بخش های بعدی ارائه خواهد شد.نتیجه گیریما مدلی جایگزین برای بکارگیری مدارهای منطق سه گانه ارائه دادیم و جهت کسب اطمینان از توانایی مدلمان در مدارهای دیجیتالی، از یک روش جدید شبیه سازی استفاده کردیم. این مدل که قبلا معرفی شده است بر اساس روابط میان الکترون ها و محاسبات انرژی آنها در سلولهای سه گانه بنا یافته است و می تواند مشکلات منطقی سه گانه ساختارهای QCA را برطرف سازد. با استفاده از مدل پیشنهادی، گیت های سه گانه ساده ای مانند، اقلیت، اکثریت و انواع مختلف معکوس کننده ها، و مدارهای ترکیبی سه گانه مانند رمزگشاها، چرخه، افزاینده، کاهنده، طراحی و شبیه سازی شدند. بر اساس آخرین مشاهدات، نتیجه گرفتیم که مقادیر درستی برای خروجی ها و شبیه سازی ساعت بدست آمده است. بعلاوه، موارد برجسته ای مانند حوزه، مصرف انرژی، هزینه، نقص، خطاپذیری در مدارهای پیشنهادی لحاظ شده اند. همچنین، هیچ مثال نقضی در میان نتایج دیده نشد. این بررسی ها نشان دهنده منطقی بودن مدل پیشنهادی هستند، بنابراین طراحی هر گونه مدار منطقی سه گانه با استفاده از مدل پیشنهادی امری ممکن است.این مقاله ISI در سال 2018 در نشریه الزویر و در مجله مهندسی کامپیوتر و برق، توسط گروه مهندسی برق منتشر شده و در سایت ای ترجمه جهت دانلود ارائه شده است. در صورت نیاز به دانلود رایگان اصل مقاله انگلیسی و ترجمه آن می توانید به پست دانلود ترجمه مقاله طراحی مدارهای منطقی اتوماتای سلولی کوانتوم در سایت ای ترجمه مراجعه نمایید.