量子自动机的格同态

给出了量子自动机的格上同态、子格、理想、同构嵌入的定义,并且研究了量子自动机的格上同态、子格、理想的性质,同时讨论了量子自动机的格上子格、理想与同态之间的关系,得出了量子自动机的格的一些性质.

关于属性G-(g-)量子文法与属性量子自动机

为了提高量子文法的描述能力 ,较好地克服上下文有关文法的难点 ,引入了属性G (g )量子文法、(广义 )属性量子自动机等概念 ,进而研究了它们之间的关系 ,即 :对每一给定的属性G (g )量子文法 ,F都可以构造出一个广义属性量子自动机Q ,使得它们所接受的语言集相等 ,反之亦然 .从而达到了自动识别属性G (g )

量子自动机的交换性

定义了量子自动机及广义量子自动机的交换性,并提出了(广义)量子自动机所识别语言的交换性。利用半群及矩阵研究(广义)量子自动机的交换性,得出了(广义)量子自动机交换性的几个等价刻画。研究了(广义)量子自动机的交换性与其所识别语言的交换性的关系,证明了交换的(广义)量子自动机所识别的语言也是交换的。此外,讨论了(广义)量子自动机的广义直积、全直积、限制直积、级联积和圈积等积的交换性,得出了一些积的交换性的充分条件和必要条件。

量子自动机的刻画

澄清了各类量子自动机之间的相互关系,并给出了量子自动机的各种等价刻画定理.引入G-量子自动机、g-量子自动机、(广义)量子自动机及G-量子文法和g-量子文法,并阐明了它们与其他量子自动机之间的等价关系.在一定条件下讨论了G(g)-量子自动机与G(g)-量子文法的等价性,从而解决了关于量子文法产生量子正规语言的问题.讨论了量子语言与正规语言的关系,特别是回答了Gudder提出的两个公开问题.最后,给出了一种减少状态空间维数的方法.

基于量子元胞自动机的n位全加器设计

量子元胞自动机(Quantum-dot Cellular Automata,QCA)以其功耗低、纳米级设计、运算速度高等特点被认为是一门新兴技术,在不久的将来有望取代CMOS工艺,用于量子计算机的电路设计.近年来,在QCA电路中有很多使用三输入择多门(M3)和三输入异或门(XOR^(3))设计的全加器(Full Adder,FA).本文以这两种逻辑门为基础,结合QCA电路特有的时钟特点,设计了三种新型的n位全加器(FA1,FA2,FA3).FA1只使用了一个1位全加器,它的元胞的数量和电路面积比已发表的8位全加器至少减少了78%和90%,但一个时钟周期只能完成1位计算,延迟较大;FA2的元胞的数量和电路面积比已发表的8位全加器至少减少了47%和63%,可以在一个时钟周期内完成2位计算;FA3在一个时钟周期内可以进行4位计算,延迟最小.FA1、FA2和FA3作为n位全加器,随着全加器位数的增加,它们的元胞的数量和电路面积是不会改变的,这是以往设计所不能实现的.

基于量子原胞自动机的教学楼人员疏散模型研究及仿真

现代的疏散仿真模型水准越来越高,相对的,更加需要高速真实的仿真过程和准确的结果,以及如何用更少的资源获得更优的效果。该文研究量子原胞具有高速计算和低消耗的特点,使用量子原胞与传统的元胞自动机相结合,来对教学楼进行疏散模拟,在固定设计条件后改变参数条件可得到对应疏散时间,对不同情况进行对比,分析研究可得到更优的教学楼人员疏散模型。

基于量子细胞自动机的全加器实现

基于量子细胞自动机的双稳态特性和数字电路,设计了异或门和加法器,采用半经典仿真方法对其进行了仿真,并与Tougaw等人设计的异或门和全加器进行了比较,结果显示在能实现同样的异或和加法功能的情况下,电路结构较为简单且使用的QCA数目大大减少,在规模上只有Tougaw设计的电路的一半左右,这对于减小以后设计的更复杂电路的规模有较大的借鉴意义。

基于遗传模拟退火法的量子细胞自动机电路仿真

有机结合具有概率突跳特性的模拟退火和群体并行搜索的遗传算法的遗传模拟退火算法是一种有效搜索全局极值的算法,通过对算法操作和参数的合适设置,将其推广到量子细胞自动机电路的仿真。基于对量子细胞自动机基本逻辑电路的仿真结果验证了该算法的有效性,其性能明显优于Macussi等人提出的基于量子细胞自动机的模拟退火法。

基于量子细胞自动机的数值比较器设计

量子细胞自动机(QCA)可以构建逻辑门和QCA线。该文基于QCA设计了1位,4位和8位数值比较器,并用QCADesigner软件进行模拟。结果表明,所设计的电路具有正确的逻辑功能。通过对电路所需细胞数、面积和时延三方面性能分析,表明所设计的电路时延并不随输入位数呈线性增加,因而所设计的电路具有良好的时延性。

量子细胞自动机及其仿真方法实现

基于量子力学理论,阐述了量子细胞自动机的结构、原理、特性及应用。给出了两种仿真方法的具体实现过程:细胞间哈特里逼近方法和半经典仿真方法,并分析了各自的优缺点。

基于量子逻辑的下推自动机与上下文无关文法

给出基于量子逻辑的下推自动机(l-VPDA)的概念,提出广义的子集构造方法,进而证明了一般的l-VPDA与状态转移为分明函数且具有量子终态的l-VPDA的等价性.利用此等价性,给出了量子上下文无关语言的代数刻画与层次刻画,并籍此证明了量子上下文无关语言关于正则运算的封闭性.最后,说明了量子下推自动机和量子上下文无关文法(l-VCFG)的等价性.

量子元胞自动机器件和电路的研究进展

量子元胞自动机(QCA)是一种新颖的纳米技术,该技术不再通过电流或电压而是基于场相互作用进行信息的计算和传递。首先,综述了两种量子元胞自动机(EQCA和MQCA)器件的计算原理、基本逻辑门和时钟。指出了QCA元胞构成的不同线结构可在相同层交叉传递信号而不受影响。然后,进一步总结了制备QCA器件和功能阵列或电路的实验方法和材料,得出MQCA器件和分子EQCA器件的发展将使该器件逐步达到实际应用水平的结论。详细讨论了目前QCA器件和电路(尤其是存储单元结构)研究取得的重要进展以及面临的问题。提出了QCA器件未来理论和应用研究中的开放课题和方向。

基于量子元胞自动机的奇偶校验系统分块设计

量子元胞自动机(QCA)是一种纳米范围内不含晶体管的计算范例。基于QCA提出了QCA奇偶校验系统电路的分块设计方法。首先设计了异或门、奇偶判断单元,再运用分块设计思想构建了奇数产生电路和奇偶校验电路的结构,所设计的电路拥有尺寸极小和功耗极低等优点,QCADesigner软件仿真结果验证了设计的有效性。

量子Mealy自动机和量子Moore自动机的等价

随着大数分解的量子算法和量子搜索算法的给出,量子计算进入了一个全新的迅速的发展时期.量子自动机是近十年来兴起的量子计算理论,是一个很活跃的研究领域,量子自动机的研究已经相当丰富.首先定义了字符集上的有限维Fock空间,给出基于有限维Fock空间的量子Mealy自动机和量子Moore自动机的定义,考虑在不受外界环境影响下的两种量子自动机构成的封闭的量子系统,详细地研究了量子Mealy自动机和量子Moore自动机的演化过程,利用量子力学中密度算子的基本理论给出量子Mealy自动机和量子Moore自动机生成的量子语言.最后,在考虑纯态的情形下证明了量子Mealy自动机与量子Moore自动机是等价的.

基于量子遗传算法的量子细胞自动机仿真方法

利用遗传算法对基于半经典模型的量子细胞自动机进行仿真时,通常会遇到多个极值,容易陷入局部最优。为将量子遗传算法用于量子细胞自动机仿真,对量子遗传算法进行改进,将二进制量子位改为多进制量子位,重新设计了量子旋转门的调整策略,并给出了具体实现步骤。通过对测试函数寻优和量子细胞自动机电路的仿真,结果表明,改进后的量子遗传算法平均误差低,不易陷入局部极值,收敛速度较快,适用于量子细胞自动机仿真。

基于量子细胞自动机的三变量通用阈值逻辑门电路实现

新型纳米器件量子细胞自动机(QCA)是新一代电子器件强有力的竞争者.与CMOS相比,其组成的电路具有低功耗、高集成度和高速等优点.而与神经元结构功能相似的通用阈值逻辑门具有较强的逻辑功能.在介绍QCA结构、工作原理、逻辑器件以及三变量通用阈值逻辑门的基础上,提出了双输出三变量通用阈值逻辑门的QCA电路实现方案.通过设计实例展示了基于双输出三变量QCA通用阈值逻辑门的查表设计方法.利用双输出三变量QCA通用阈值逻辑门可实现3变量全部256个逻辑函数.设计的QCA电路均用QCA Designer软件进行了仿真模拟.结果表明所设计的电路具有正确的逻辑功能.

倾斜边缘纳磁体对磁性量子元胞自动机互连线信号传递的影响

纳磁体倾斜边缘是磁性量子元胞自动机(Magnetic quantum cellular automata,MQCA)制备过程中常见的缺陷。研究倾斜边缘纳磁体的位置、缺失程度、形状等对互连线的影响,并分析了纳磁体间距和厚度对倾斜边缘MQCA互连线信号传递的影响。仿真结果得出,倾斜边缘对互连线的信号传递产生三种影响:正常、反向和中断。倾斜边缘的缺失尺寸越大,互连线的信号传递受到的影响越大;难磁化轴方向边缘完全缺失的情况下,较小的垂直缺失尺寸即可对互连线信号传递造成较大影响;较薄的厚度和较小的间距更有利于包含倾斜边缘纳磁纳磁体的互连线信号的正常传递。这些结论对于MQCA电路的制备、缺陷分析以及倾斜边缘纳磁体的特殊应用具有重要意义。

基于量子细胞自动机的设计方法

简要介绍了量子细胞自动机这一新型纳电子器件,重点综述了量子细胞自动机系统的自顶向下和自底向上的两种设计方法,并比较了各自的优缺点,提出一种综合两种设计方法的设计思想。

基于量子细胞自动机的只读存储器设计

结合量子细胞自动机的双稳态特性和传统的CMOS工艺设计存储器的思想,设计了4×5bit的只读存储器,并利用基于量子细胞自动机的遗传模拟退火法进行了仿真验证,结果显示该电路的正确性。由于采用了量子细胞自动机这一新型纳电子器件,存储器具有高集成度、低功耗等优点。

基于量子逻辑的下推自动机的代数刻画

首先,本文提出量子下推自动机(简记为L-VPDA)的概念,从代数角度出发详细研究了此类自动机的性质,同时建立此类自动机的代数刻画,即利用量子状态构造证明了任意L-VPDA与状态转移为经典函数且具有量子终状态的L-VPDA间的相互等价性;其次详细研究了量子上下文无关语言的代数刻画以及对于正则运算的封闭性。