[发明专利]一种纳米量子元胞自动机电路的仿真方法

说明书

本发明公开了一种纳米量子元胞自动机电路的仿真方法，其步骤包括：1根据纳米量子元胞自动机电路的量子元胞布局图，对电路中所有元胞按时钟区域进行分组并进行编号；2根据电路中每个组内的量子元胞，在添加相邻分组的近邻量子元胞，从而将纳米量子元胞自动机电路划分成j个子电路；3对各个子电路中量子元胞位置进行参数设置，根据预设的M×M型量子元胞之间响应的权重矩阵W，同步对各个子电路进行仿真计算，得出所有子电路的真值表；4根据电路的输入并结合子电路的真值表，即可得出纳米量子元胞自动机电路的输出。本发明仅使用简单的计算即可获得输出，无需求解大量的量子方程，计算复杂度大大降低。

技术领域

本发明属于的微纳器件电路与系统领域，涉及到一种纳米量子元胞自动机电路的仿真方法。

背景技术

传统的集成电路正经历一个从微电子时代到纳米电子时代的转变，随着CMOS器件的特征尺寸缩小到20纳米以内，传统CMOS技术很快将达到其物理极限。由于纳米尺寸引起的问题，通过现有的工艺技术也难以解决。所以在未来的集成电路设计上，缩小功耗，提高集成度，必须要研究新的纳米级新兴器件。作为一种可以替代传统CMOS技术的新兴纳米电子器件，纳米量子元胞自动机技术具有尺寸小，集成度高，运行速度快，超低功耗等特点，因此被列为可以替代传统CMOS技术的一种革命性电子器件。

自从纳米量子元胞自动机概念首次提出来，国内外很多学者，在试验和理论研究都有了巨大的进步。纳米量子元胞自动机技术提供了一种革命性的方法来利用器件和器件之间相互作用来进行信息计算和传递，与传统CMOS技术利用电压和电路来表示和处理信息的方法有着本质上的区别。从根本上避免高功耗的可能。

到目前为止，在小规模纳米量子元胞自动机电路的仿真计算方面，出现了一些成果。比如两态近似法、相干状态向量法，并且已经开发出来分析小规模纳米量子元胞自动机电路的仿真方法工具，很遗憾当前的仿真方法大部分是基于纳米量子元胞自动机中元胞中电子之间相互作用的量子力学中的方程的求解，需要求解大量的/方程，以至于仿真过程中计算复杂极大，另外一个缺点就是基于上面的提到的两种仿真方法，在对规模较大的纳米量子元胞自动机电路进行仿真时，几乎不能正确的得到仿真结果。

发明内容

本发明为克服现有技术存在的不足之处，提供一种简单高效的纳米量子元胞自动机电路的仿真方法，不仅适用于小规模纳米量子元胞自动机电路的仿真，同样适用于较大规模的纳米量子元胞自动机电路的仿真，并且无需求解大量的量子方程即可得到纳米量子元胞自动机电路的输出，从而大大降低计算复杂度。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种纳米量子元胞自动机电路的仿真方法的特点包括如下步骤：

步骤1、根据纳米量子元胞自动机电路的元胞布局图，对所述纳米量子元胞自动机电路中所有元胞按时钟区域进行分组和编号，得到N个时序时钟下4个时钟区域的J组元胞，其中，任意第n个时序时钟下第i个时钟区域的第j组元胞记为i∈{0,1,2,3}，n∈[1,N]，j∈[1,J]；

步骤2、对第n个时序时钟下第i个时钟区域的第j组元胞添加第i+1个时钟区域中的近邻元胞，从而得到第n个时序时钟下第i个时钟区域的第j个子电路//

步骤3、定义第j个子电路中所有量子元胞的功能属性，包括：有输入量子元胞、输出量子元胞和常规量子元胞；

当n＝1时，将纳米量子元胞自动机电路的输入元胞作为第n个时序时钟下第i个时钟区域的第j个子电路中的输入元胞；将第n个时序时钟下第i个时钟区域的第j个子电路/中所添加的近邻元胞作为第n个时序时钟下第i个时钟区域的第j个子电路/中的输出元胞；将第j个子电路/中的其余元胞作为常规元胞；