One Additional Qubit is Enough: Encoded Embeddings for Boolean Components in Quantum Circuits
自从第一个物理设备问世以来，量子计算的研究最近获得了巨大的动力。许多量子算法利用实现布尔函数的所谓的预言机，并且利用高度叠加的输入状态来查询，以便并行地针对许多不同的输入模式来评估所实现的布尔函数。为了在量子逻辑中简化或实现这些预言，要实现的布尔可逆函数通常需要分解为几个不可逆的子函数。然而，由于量子逻辑本质上是可逆的，这些子功能必须通过添加更多的量子位以可逆的方式实现，以便使输出模式可区分（这个过程也称为嵌入）。这通常会导致所需的量子位总数显著增加。在这项工作中，我们将展示如何通过利用编码来显着减少这种开销。更准确地说，我们证明了一个额外的量子位总是足够嵌入任何不可逆的功能到一个可逆的使用可变长度编码的输出模式。此外，我们描述了那些根本不需要额外量子位的函数。观察结果表明，编码通常允许人们削弱通常认为的最小额外量子位在神谕的子功能。
2019-06-05 cs.ET quant-ph
Efficient Design of Reversible Sequential Circuit
可逆逻辑已经成为当今理论和应用研究的前沿。虽然许多研究人员正在研究可逆组合逻辑的合成技术，但在顺序可逆逻辑领域的工作很少。锁存器和触发器是即将到来的顺序存储器元件中最重要的存储器元件。本文提出了两种新的可逆逻辑门MG-1和MG-2。然后，我们提出了新的设计技术的锁存器和触发器的帮助下，新提出的门。所提出的设计在门数、垃圾输出和延迟方面优于现有的设计。
2014-07-26 cs.ET
Structured decomposition for reversible Boolean functions
可逆布尔函数是将$n$位输入映射到$n$位输出的一对一函数。可逆逻辑综合由于其与低能量计算以及量子计算的关系而得到了广泛的研究。本文给出了偶可逆布尔函数（RBF）的结构分解。具体地，对于$n\geq 6$，任何偶数$n$位RBF可以被分解为$(n-1)$位RBF的$7$块，其中$7$是与$n$无关的常数;并且这些块的位置具有大的自由度.此外，如果要求$(n-1)$位RBF也是偶数，我们证明了对于$n\geq 10$，$n$位RBF可以分解为$10$甚至$(n-1)$位RBF.为了简单起见，我们说我们的分解具有块深度$7$和偶数块深度$10$。我们的结果改进了Selinger在块深度模型中的工作，将$9$中的常数降为$7$，当块被限制为偶数时，将$13$降为$10$.我们强调，我们的设置是从塞林格的有点不同。在塞林格的构造性证明中，每个块是两个特定位置之一，因此分解具有交替结构。我们放宽这一限制，并允许每个块作用于任意$(n-1)$位。这种松弛保持了块的结构，并在选择块的位置时提供了更多的候选。
2019-05-21 cs.ET quant-ph
Application of Permutation Group Theory in Reversible Logic Synthesis
本文讨论置换群理论在由负控制线Toffoli门构成的可逆逻辑电路综合中的各种应用。本文描述了一种由NCT库中的门电路组成的电路的渐近最优综合算法。介绍了一种基于门组成等价替换的门复杂度降低算法。提出了一种新的基于群论的综合算法和基于Reed-Muller谱的综合算法相结合的方法。实验结果表明，所提出的综合技术可以减少输入线数，门复杂性或量子成本的可逆电路的各种基准功能。
2016-07-08 cs.ET
New Designs of Universal Reversible Gate Library
我们提出了新的算法来综合各种类型的门和成本的精确通用可逆门库。我们使用功能强大的代数软件GAP实现和检查我们的算法和可逆逻辑综合问题已减少到群论问题。结果表明，最小化的任意成本函数的门和数量级的速度比以前的同行可逆逻辑综合。实验结果表明，与现有的可逆逻辑综合方法相比，本文提出的综合算法有了明显的改进。
2015-12-30 cs.ET
Exact Synthesis of Reversible Logic Circuits using Model Checking
可逆逻辑电路的综合在过去的十年中得到了极大的关注。已经提出了各种合成技术，一些生成最优解（在门计数中）并且被称为精确的，而另一些是可扩展的，在这个意义上，它们可以处理更大的函数，但生成次优解。虽然可扩展的综合-sis是非常必要的电路设计，精确的综合也是非常重要的，因为它有助于建立设计库的综合更大的功能。本文提出了一种基于模型检验的可逆电路精确综合技术.我们框架的综合问题作为一个模型检验的实例，并提出了一个迭代的有界模型检验要求的最佳综合。在可逆逻辑基准电路上的实验表明，优化电路的综合是成功的。我们还说明了具有多达10个变量和多达10个门的随机函数的最佳合成。
2017-02-24 cs.ET
Boolean Computation Using Self-Sustaining Nonlinear Oscillators
如果布尔逻辑状态在物理上被表示为振荡信号的相位，则实际上任何类型的自持非线性振荡器都可以用作锁存器和寄存器。对这种相位编码逻辑信号的组合运算可以使用算术求反和加法，然后进行幅度限制来实现。有了这些，使用各种各样的自然和工程振荡器的通用布尔计算成为可能。这种相位编码逻辑显示出节能计算的前景。与传统的基于电平的逻辑相比，它还具有固有的抗噪优势。
2015-08-11 cs.ET
Complete Boolean Algebra for Memristive and Spintronic Asymmetric Basis Logic Functions
本文针对忆阻与自旋非对称基逻辑函数提出了完备布尔代数框架，引入基本恒等式与规范形式，实现不依赖传统布尔代数的电路综合与最小化，为未来逻辑电路优化奠定基础。
2024-04-25 cs.ET
Reversible Logic Circuit Complexity Analysis via Functional Decomposition
可逆计算在几种后CMOS技术的背景下越来越重要，其中最突出的是量子计算。可逆逻辑综合的关键理论问题之一是门数的上界。与已知的界相比，最优综合方法得到的结果要少得多，本文将这一问题与经典布尔函数的乘法复杂性分析联系起来。我们探讨了放松辅助的可能性，如果这种方法使上限更紧。我们的结果是否定的。理论上，通过使用变换和通过从异积和（ESOP）公式开始的无辅助合成方法分别对于变量$n$的数目是$< 8$和其它的情况保持用于实现最少门计数的合成方法。
2016-03-21 cs.ET
On the completeness of transformation rules in reversible logic synthesis
School of Computer Science and Engineering, Sun Yat-sen University（中山大学计算机学院）
研究可逆逻辑综合中变换规则的完备性，提出无辅助比特和垃圾输出的完备变换规则集$\mathcal{RC}^{r}$，在此基础上给出有辅助比特和垃圾输出的扩展完备规则集$\mathcal{RC}^+$，为电路相关工作奠定理论基础，助力自动化设计工具开发。
2026-10-30 cs.ET
Design of Parity Preserving Logic Based Fault Tolerant Reversible Arithmetic Logic Unit
可逆逻辑是一种在现代纳米技术和量子计算中对物理熵影响最小的潜在逻辑设计风格，它是一类保持输入和输出奇偶性的可逆逻辑。在文献中已经对容错可逆逻辑门结构和算术单元的设计做出了重大贡献，然而，针对容错可逆ALU的设计的努力并不多。算术逻辑单元（ALU）是任何计算设备中的主要执行单元，它必须具有容错性。在本文中，我们的目标是设计一个这样的容错可逆ALU，构造使用奇偶保持可逆逻辑门。所设计的ALU可以产生多达7个算术运算和4个逻辑运算。
2013-07-14 cs.AR cs.ET
Development of Tool for Mapping Conventional Circuit to Reversible Logic
在过去的几十年里，计算机的发展取得了巨大的成就。然而，由于晶体管密度的指数增长，特别是由于功耗的大幅增加，研究人员预计，像互补金属氧化物半导体这样的“传统技术”将在不久的将来达到极限。为了进一步满足对更多计算能力、速度、更小尺寸等的需求，需要替代方案。可逆计算是传统技术的新兴领域和替代。可逆计算正在成为一种有前途的解决方案，可能适用于极低功耗技术，并提供高速计算。可逆性保留了从输出检索输入数据的能力，并最大限度地减少了散热。随着向新技术的迁移，在当前技术中完成的大量工作将使可接受性变得困难。一方面要熟悉新技术，另一方面要将旧的电路设计转换为新技术，这对设计人员来说是一个挑战。人们认为需要将不可逆电路转换为可逆电路，这样可以快速启动并保持发展步入正轨。本文提出了一种基于二进制逻辑系统的逻辑电路设计方法，该方法可以方便地进行二进制逻辑系统的电路设计，并以可逆电路的形式输出。整个环境是基于GUI的，易于学习，用户友好。该工具提供编辑，存储和转换成可逆的设施。
2014-07-02 cs.ET
A discussion about LNG Experiment: Irreversible or Reversible Generation of the OR Logic Gate?
在最近的一篇论文中，M。洛佩斯苏亚雷斯岛Neri和L. Gammaitoni（LNG）提出了布尔或不可逆门的具体实现，但与标准Landauer原理相反，具有任意小的能量耗散。一个波普尔式的好伪造！本文讨论了LNG装置的一种理论描述，它实际上是所涉及的“或”门的一种3进3出自可逆实现，这样满足了能量不分散的Landauer原理，与LNG的结论相反。不同的观点是由于对与输入10和01对应的两个输出的不同解释，LNG认为这两个输出是不可区分的，因此产生了标准2 in/1 out门的不可逆实现。相反，在始终考虑这两个输出不可区分的情况下，通过适当的悬臂梁角度归一化函数，LNG装置获得的实验结果与自可逆3 in/3 out CL门的第三个输出通过Inputs-Ancilla->Garbage-Output过程获得的OR连接一致。因此，通过自可逆性，根据朗道原理，这种实现没有能量耗散。此外，使用自可逆Toffoli门，可以从LNG设备中实现采用悬臂角度另一个归一化函数的连接AND。最后，通过对悬臂角度的其他合适的归一化过程，还可以获得其他逻辑NOR和NAND连接，并且以更复杂的方式以自可逆的方式获得XOR和NXOR连接。所有这些导致引入由LNG设备加上包含所有必要的角度归一化函数的存储器组成的通用逻辑机，以通过选择这些后者之一来以自可逆的方式产生现在列出的逻辑连接。
2017-06-15 cs.ET
Towards Reverse Engineering Reversible Logic
可逆逻辑有两个主要特性。首先，输入的数量等于输出的数量。其次，它实现了一对一的映射;即，可以从输出重构输入。这些特性使其能够应用于构建量子计算架构。本文研究了可逆逻辑电路的逆向工程，包括可逆电路中嵌入不可逆函数的逆向工程。我们提出将不可逆函数嵌入到可逆电路中的次数作为逆向工程的安全度量。我们分析了可逆电路自动综合的安全效益。我们使用我们提出的安全度量表明，功能合成方法产生的可逆电路，更有弹性的逆向工程比结构合成方法。最后，我们提出了一个可逆电路的输入和输出扰乱，以阻止逆向工程。
2017-12-01 cs.CR cs.ET
Boolean logic gate design principles in unconventional computers: an NMR case study
我们提出了一个通用的方法来分析新的计算基板，以确定其参数可以被操纵，以展示完整的2输入布尔逻辑运算。我们证明了这种方法与NMR为基础的案例研究，显示哪些NMR参数可用于执行布尔逻辑。
2011-09-05 cond-mat.other cs.ET
Nonvolatile Multi-level Memory and Boolean Logic Gates Based on a Single Memtranstor
通过非线性磁电效应将电荷和磁通量关联起来的忆阻器在开发下一代非易失性器件方面具有巨大的潜力。除了多电平非易失性存储器，我们在这里证明，非易失性逻辑门，如NOR和NAND可以在一个单一的忆阻由Ni/PMN-PT/Ni异质结构。在施加两个双极性电压脉冲（X1，X2）作为忆阻器上的逻辑输入之后，输出磁电电压可以是正高（逻辑“1”）、正低（逻辑“0”）或负（逻辑“0”），这取决于X1和X2的电平。其基本的物理机制与通过输入选择性电压脉冲控制铁电极化的完全或部分反转有关，这决定了磁电电压系数的大小和符号。存储器和逻辑的组合功能可以使忆阻器成为未来计算系统超越冯·诺依曼架构的有希望的候选者。
2016-09-07 cs.ET
Simulation of reversible molecular mechanical logic gates and circuits
本文设计并模拟了接近热力学可逆极限的分子机械逻辑门，并展示了通过外部控制和信号增强器构建任意大的可逆组合电路，包括一个可工作的半加器。
2022-11-16 cs.ET physics.comp-ph
Kinetic Inductors Enable Reversible Logic
Zettaflops LLC（Zettaflops有限责任公司）
研究可逆逻辑在商业系统中未扩展的问题，通过CMOS转换框架评估，结合多种模型和方法，确定电感损耗限制，表明高能量密度动态电感可助力扩展，还给出评估其可行性及潜在益处的方法。
2026-07-14 cs.AR cs.ET
Reversible Bond Logic
本文提出可逆键逻辑（RBL）这一分子编程抽象模型，利用可逆计算原理实现组件重用与模块化，支持条件分支、循环等计算原语，并能免费获得逆程序，实现高效并行计算。
2023-05-12 cs.ET
Scaling up Reversible Logic with HKI Superconducting Inductors
针对可逆逻辑规模化的需求，提出采用新型高动态电感（HKI）材料制成的低温电感，其可作为集成电路层沉积且具备足够能量回收能力，实现按摩尔定律规模化完整可逆逻辑子系统的突破。
2025-04-16 cs.AR cs.ET
Reversible Logic Synthesis by Quantum Rotation Gates
提出了一种基于旋转的可逆逻辑综合框架。我们开发了一个规范的表示基于二元决策图，并引入运营商来操纵开发的表示模型。此外，提出了一种递归函数双分解方法来自动综合给定的函数。虽然布尔可逆逻辑是特别解决的，我们的框架构造中间量子态，可能是在叠加，因此我们结合可逆布尔逻辑和量子计算的技术。所提出的方法的结果，在二次门数的多控制Toffoli门没有辅助，量子进位纹波加法器的线性深度，量子复用器的准线性大小。
2013-03-23 cs.DS cs.ET quant-ph
Skyrmion Logic System for Large-Scale Reversible Computation
计算可逆性是量子计算所必需的，并激发了计算系统的发展，其中信息载体在流过电路时是守恒的。虽然保守逻辑为没有能量耗散的可逆计算提供了一个令人兴奋的愿景，但在以前的实现中，大尺寸的信息载体降低了系统效率，并且纳米级保守逻辑仍然难以捉摸。因此，我们提出了一个非易失性的可逆计算系统，其中的信息载体是磁skyrmions，拓扑稳定的磁漩涡。这些纳米级准粒子通过自旋霍尔和斯基尔米恩-霍尔效应相互作用，因为它们通过铁磁纳米线传播，形成级联保守逻辑门。这些逻辑门可以直接级联在执行复杂逻辑功能的大规模系统中，信号完整性由时钟同步结构提供。通过对布尔逻辑门、Fredkin门和级联全加器的微磁模拟，证明了该系统的可行性。由于skyrmion可以在室温下以流水线和非易失性的方式传输，而没有任何物理粒子的运动，因此该skyrmion逻辑系统具有提供可扩展的高速低功耗可逆布尔和量子计算的潜力。
2019-10-07 cond-mat.mes-hall cs.ET
Reversible k-valued logic circuits are finitely generated for odd k
在他2003年的论文《Towards an algebraic theory of Boolean circuits》中，拉丰指出，当k是奇数时，在一组k个真值上的可逆电路的类是可逆生成的。他引用了一份私人通讯作为证据。本简短说明的目的是提供该来文的内容。
2016-04-06 cs.ET math.RA quant-ph
Boolean Logic Gates From A Single Memristor Via Low-Level Sequential Logic
通过使用忆阻器的存储器来存储位并利用第二输入位执行操作，已经用单个忆阻器构建了简单的布尔逻辑门。该操作利用忆阻器和其他器件中发现的电流尖峰（有时称为电流瞬变）的相互作用。顺序时基逻辑方法允许通过发送在时间上分开的位来在一个端口上使用两个逻辑输入位。所得到的逻辑门比依赖于忆阻器的状态切换的逻辑门更快，功耗低，并且仅需要一个忆阻器。我们实验证明了工作或和“异”门与一个单一的灵活的二氧化钛溶胶-凝胶忆阻器。
2014-02-17 cs.AR cs.ET
Reversible Logic Synthesis with Minimal Usage of Ancilla Bits
在过去的几十年里，可逆逻辑吸引了许多研究兴趣，特别是由于它在量子计算中的应用。在从基本门构造可逆门时，辅助位通常用于消除对特定基本门集合生成的门类型的限制。由于有无限的辅助位，许多门（如Toffoli和Fredkin）成为通用可逆门。然而，辅助钻头的实现可能是昂贵的，因此使最小化必要的辅助钻头的问题成为一个实际的主题。本论文探讨使用单一基底闸及少量辅助位元之可逆逻辑综合问题。两个基地门进行了讨论：3位Toffoli门和原始的3位Fredkin门的变化。有三个主要结果与这两个门相关联：i）可变Toffoli门可以使用1个辅助位生成所有n位可逆门，ii）可变Toffoli门可以不使用辅助位生成所有n位可逆门，这些n位可逆门是偶数排列，iii）Fredkin门可以使用1个辅助位生成所有n位保守可逆门。在本文之前，一般普遍性的最佳已知结果需要三个基本门，保守普遍性的最佳已知结果需要5个辅助位。第二个结果是平凡最优的。对于第一个和第三个结果，我们明确证明了它们的最优性：变化的Toffoli不能生成所有n位可逆门，而不使用任何额外的输入线，和Fredkin门不能生成所有n位保守可逆门，而不使用额外的输入线。我们还探讨了一个更强的版本的第二个逆引入一个新的概念，称为借来的位，并证明了Fredkin门不能生成所有n位保守可逆门没有辅助位，即使有无限数量的借来的位。
2015-06-10 cs.ET quant-ph
Design of Reversible Random Access Memory
可逆逻辑以其低功耗的特点成为当前研究的热点，在各种技术中得到了广泛的应用。提出了一种基于可逆逻辑的随机存储器设计方法。在可逆随机存储器的设计中，提出了可逆译码器和写使能可逆主从D触发器。所有的可逆设计都优于量子成本，延迟和垃圾输出的文献中现有的设计相比。
2013-12-22 cs.AR cs.ET
Exploring Boolean and Non-Boolean Computing Applications of Spin Torque Devices
在本文中，我们讨论了潜在的新兴自旋力矩器件的计算应用。最近提出的基于自旋的计算方案可以区分为全自旋与混合，可编程与固定，以及布尔与非布尔。由于纳米磁性器件的小形状因子，所有自旋逻辑类型都可以提供高的面密度。然而，电路和系统级设计技术需要探索，利用特定的自旋器件特性，以实现与CMOS相当的能效，性能和可靠性。纳米磁体的非易失性可以在能量和面积有效的可编程逻辑的设计中被利用。在这种逻辑风格中，自旋器件可以扮演计算以及提供现场可编程性的存储器元件的双重角色。以自旋为基础的阈值逻辑设计为例（动态阈值逻辑和磁阈值逻辑）。新兴的自旋电子现象可能导致超低压、电流模式、自旋扭矩开关，其可以提供有吸引力的计算能力，超越数字开关。这样的设备可以适用于涉及模拟处理的非布尔数据处理应用。这种自旋扭矩器件与基于电荷的器件（如CMOS和电阻存储器）的集成可以导致用于诸如模式匹配、神经形态计算、图像处理和数据转换的应用的高能效信息处理硬件。最后，我们讨论了应用新兴的自旋扭矩开关的节能全球互连的设计，为未来的芯片多处理器的可能性。
2013-08-16 cond-mat.dis-nn cs.ET
Design of Efficient Reversible Logic Based Binary and BCD Adder Circuits
在这项工作中，我们提出了一类新的可逆二进制和BCD加法器电路的设计。所提出的设计主要针对辅助输入的数量和垃圾输出的数量进行优化，并且针对量子成本和延迟的可能的最佳值进行设计。首先，我们提出了两种新的可逆纹波进位加法器的设计：（i）一个没有输入进位$c_0$和没有辅助输入位，和（ii）一个输入进位$c_0$和没有辅助输入位。与文献中现有的对应物相比，所提出的没有辅助输入位的可逆纹波进位加法器设计具有更少的量子成本和逻辑深度（延迟）。在这些设计中，量子成本和延迟通过基于可逆Peres门和TR门导出设计来减少。接下来，基于以下两种方法提出了可逆BCD加法器的四种新设计：（i）在二进制模式下执行加法，并在需要时通过检测和校正应用校正以转换为BCD，以及（ii）在二进制模式下执行加法，并始终使用二进制到BCD转换器转换结果。所提出的可逆二进制和BCD加法器可以应用于各种数字信号处理应用，并构成可逆计算的重要设计组件。
2017-12-05 cs.ET quant-ph
Synthesis and Optimization of Reversible Circuits - A Survey
可逆逻辑电路在历史上一直受到低功耗电子学理论研究以及密码学和计算机图形学中位操作变换的实际改进的推动。最近，可逆电路作为量子算法的组件以及在光子和纳米计算技术中引起了人们的兴趣，其中一些开关器件不提供信号增益。生成可逆逻辑的研究区分了电路综合、综合后优化和技术映射。在这次调查中，我们回顾算法的范例-基于搜索，基于循环，基于转换，和BDD-以及具体的可逆合成算法，精确和启发式。最后，我们概述了可逆和量子逻辑合成中的关键开放挑战，以及最常见的误解。
2013-03-20 cs.ET quant-ph
Near-Landauer Reversible Skyrmion Logic with Voltage-Based Propagation
磁skyrmions是拓扑准粒子，其非挥发性，可检测性和流动性使它们成为低能计算的令人兴奋的候选者。以前的工作已经证明了在级联逻辑结构中电流驱动skyrmions的可行性和效率的启发，可逆计算。由于skyrmion可以通过电压控制的磁各向异性（VCMA）效应以更高的效率推进，这项工作提出了一种基于VCMA的skyrmion传播机制，大大减少了能量耗散。此外，我们展示了我们的新的基于电压的传播，使skyrmion逻辑门的功能，并估计其相对于其他逻辑方案的能源效率。在0 K的VCMA驱动的磁skyrmion逻辑的最小耗散被发现是$\sim$ 6 $\times$的室温朗道极限，表明通过进一步的工程的潜在子朗道耗散。
2023-01-25 cond-mat.mes-hall cs.ET physics.app-ph
Feasible methodology for optimization of a novel reversible binary compressor
可逆逻辑由于其低功耗的特点，在超大规模集成电路设计中成为一个非常有吸引力的研究领域。由于输入和输出之间的双射映射，可逆逻辑门被用于通过从输出逻辑检索输入逻辑的特征来优化功耗。本文利用一种新型可逆门设计了4 2和5 2可逆压缩机回路。此外，我们提出了一种新的门，命名为发明0门，用于优化压缩器电路。本发明的0门的效用在于它可以用作具有低垃圾输出值和量子成本的全加器和全减。示出了用于设计压缩机结构的算法。比较研究表明，所提出的压缩器结构优于现有的垃圾输出，门的数量和量子成本。压缩器可以减少进位（产生自全加器）对算法帧设计的影响。此外，我们以较少的MOS管数目实现了一个基本的MOS管可逆门。
2015-09-11 cs.AR cs.ET
Coevolving Cellular Automata with Memory for Chemical Computing: Boolean Logic Gates in the B-Z Reaction
我们提出，非线性介质的行为可以通过共同进化系统自动控制。通过扩展，非常规计算的形式，即，大规模并行非线性计算机可以通过这种方法来实现。在这项研究中，一个光敏亚可激发Belousov-Zhabotinsky反应控制使用各种异构的细胞自动机。一个棋盘格图像包括不同的光强度细胞被投射到表面上的催化剂负载的凝胶导致丰富的时空化学波行为。协同进化的细胞自动机被证明能够通过动态控制光强度来控制化学活性。该方法是通过创建一个简单的布尔逻辑门。
2012-12-12 cs.ET nlin.CG
Design of a Compact Reversible Read-Only-Memory with MOS Transistors
节能器件是现代技术发展的需要，这导致了可逆逻辑的发展。可逆逻辑的综合已经成为一个深入研究的领域，因为它克服了与不可逆性相关的功耗问题。诸如只读存储器（ROM）的存储设备可以以低功耗的可逆方式实现。目前，ROM的可逆性还没有在文献中实现，因此，本文提出了一种新的可逆ROM与互补金属氧化物半导体（CMOS）实现。在介绍可逆ROM结构的基础上，提出了一种新的可逆门--NP门。所有提出的电路“与”门都是用基于CMOS的传输晶体管逻辑实现的。最后，一个算法，以及几个定理的门，晶体管和垃圾输出的数量已被提出来显示可逆ROM的最优性。使用Microwind DSCH软件的仿真已被证明，以验证所提出的设计的正确性。比较结果表明，所提出的设计是有效的，优化的门，晶体管的数量，垃圾输出，量子成本和延迟。
2015-11-07 cs.AR cs.ET
On Asymptotic Gate Complexity and Depth of Reversible Circuits With Additional Memory
可逆逻辑可以用于各种研究领域，例如量子计算、密码学和信号处理。本文研究了由非门、CNOT门和C \textsuperscript{2}非门组成的具有附加输入的可逆逻辑电路。我们考虑一个集合$F(n,q)$的所有转换$\mathbb B^n \to \mathbb B^n$，可以实现的可逆电路与$(n+q)$输入。本文描述了一种类似于Lupanov方法的具有附加输入的可逆逻辑电路的综合方法。我们证明了上渐近界的香农门的复杂性函数$L(n,q)$和深度函数$D(n,q)$的情况下$q > 0$：$L(n,q_0) \lesssim 2^n$，如果$q_0 \sim n 2^{n-o(n)}$和$D(n,q_1) \lesssim 3n$，如果$q_1 \sim 2^n$。
2016-03-19 cs.CC cs.ET
Momentum-Driven Reversible Logic Accelerates Efficient Irreversible Universal Computation
University of California-Davis（加州大学戴维斯分校）
动量驱动的可逆逻辑通过高效不可逆通用计算实现高性能计算
2026-02-07 cond-mat.stat-mech cs.ET nlin.AO
Voltage-controlled Cryogenic Boolean Logic Family Based on Ferroelectric SQUID
量子计算和空间探索的最新进展导致了对低温电子学的兴趣激增。传统上，诸如约瑟夫森结、约瑟夫森场效应晶体管、低温管和超导量子干涉器件（SQUID）等超导器件被用于构建低温逻辑门。然而，由于超导性质，这些器件的基于栅极电压的控制是极其困难的。更有挑战性的是级联逻辑门，因为这些器件中的大多数需要电流偏置来进行操作。因此，这些器件不像半导体晶体管那样方便设计逻辑门。在这里，为了克服这些挑战，我们提出了一个铁电SQUID（FeSQUID）的压控逻辑门。FeSQUID表现出两种不同的临界电流水平的两种不同的电压可切换的铁电极化状态。我们利用FeSQUID的极化相关（因此，电压可控）超导电阻开关设计布尔逻辑门，如复制，非，与，或门。使用基于Verilog-A的FeSQUID紧凑模型验证了这些门的操作。最后，为了展示基于FeSQUID的逻辑家族的扇出能力，我们使用基于FeSQUID的NOT、AND和OR门来模拟2输入XOR门。随着基于FeSQUID的非易失性存储器的不断发展，我们设计的基于FeSQUID的逻辑系列将实现基于FeSQUID的低温计算机，确保逻辑和存储器块之间在速度，功耗和制造工艺方面的最小失配。
2022-12-15 cs.ET physics.app-ph
Reversible Computing with Fast, Fully Static, Fully Adiabatic CMOS
为了提高通用数字计算的能量效率，使其远远超出适用于传统数字电路的热力学限制，将需要利用可逆计算的原理。自20世纪90年代初以来，人们已经知道，基于绝热开关的可逆计算在CMOS中是可能的，尽管文献中几乎所有的"绝热" CMOS逻辑系列实际上都不是完全绝热的，这限制了它们可实现的节能。第一个实现真正的完全绝热操作的CMOS逻辑风格，如果泄漏是可忽略的（CRL）不是完全静态的，这导致了一些实际的工程困难，在某些非理想的存在。后来，“静态”绝热逻辑家族被描述，但它们实际上不是完全绝热的，或者完全静态的，并且慢得多。在本文中，我们描述了一个新的逻辑家庭，静态2级绝热逻辑（S2LAL），这是，据我们所知，第一个CMOS逻辑家庭，这是完全静态的，真正的，完全绝热（模泄漏）。此外，我们认为，S2LAL是最快的此类系列（在全流水线时序电路中），每个逻辑级的延迟为一个"tick"（过渡时间），最小时钟周期（启动间隔）为8个tick。S2LAL要求提供8相梯形电源时钟波形（加上恒定电源和接地参考）。我们认为，如果在一个适当的制造过程中实施，旨在积极减少泄漏，S2LAL应该能够证明一个更高水平的能源效率比任何其他基于晶闸管的数字逻辑家族今天已知的。
2020-09-02 cs.AR cs.ET
A kinetic Monte Carlo Approach for Boolean Logic Functionality in Gold Nanoparticle Networks
本文提出基于动力学蒙特卡洛的纳米颗粒网络仿真工具，通过电极操控电荷转移实现可重构布尔逻辑门，并量化负微分电阻与非线性可分性，揭示系统尺寸、电极数量和布局的影响。
2023-12-07 cs.AR cs.ET cs.NE
