1. ‫بر‬ ‫محتویات‬ ‫لیست‬Science direct‫است‬ ‫موجود‬
Optik
:‫مجله‬ ‫صفحه‬www.elsevier.de/ijleo
‫ماشین‬‫یک‬‫خودکار‬‫سلولی‬‫نقطه‬‫مبدل‬‫برای‬‫جدید‬‫کوانتومی‬‫کد‬‫های‬4‫بیتی‬
‫جی‬ ‫ناندینی‬‫رائو‬‫الف‬
‫سریکانث‬ ‫سی‬ ‫پی‬ ،،‫الف‬1
‫شاران‬ ‫پریتا‬ ،‫ب‬
‫الف‬
‫ارتباطات‬ ‫و‬ ‫الکترونیک‬ ‫دانشکده‬،MCE‫هند‬ ،‫کارناتاکا‬ ،‫حسن‬ ،
‫ب‬
،‫ارتباطات‬ ‫و‬ ‫الکترونیک‬ ‫دانشکده‬TOCE‫هند‬ ،‫کارناتاکا‬ ،‫بنگالورو‬ ،
:‫مقاله‬ ‫اطالعات‬
:‫دریافت‬ ‫تاریخ‬9‫سپتامبر‬2015
:‫پذیرش‬ ‫تاریخ‬28‫دسامبر‬2015
‫کلمات‬:‫کلیدی‬
‫سلولی‬ ‫خودکار‬ ‫ماشین‬‫نقطه‬
‫کوانتومی‬
‫مبدل‬‫و‬ ‫خاکستری‬ ‫به‬ ‫باینری‬ ‫های‬
‫باینری‬ ‫به‬ ‫خاکستری‬
‫ابزار‬QCAD
:‫چکیده‬
‫فناوری‬ ‫جای‬ ‫به‬ ‫نویدبخش‬ ‫جایگزین‬ ‫یک‬ ،‫کوانتومی‬ ‫نقطه‬ ‫سلولی‬ ‫خودکار‬ ‫ماشین‬CMOS.‫است‬‫ش‬ ‫ارائه‬ ‫روش‬‫ده‬
QCA‫پایش‬ ‫محاسبات‬ ‫در‬ ‫خالقانه‬ ‫رویکرد‬ ‫که‬ ‫است‬ ‫بدیعی‬ ‫و‬ ‫نوظهور‬ ‫فناوری‬ ‫یک‬ ،‫همکارانش‬ ‫و‬ ‫لنت‬ ‫توسط‬‫موقعیت‬
‫می‬ ‫خدمت‬ ‫به‬ ‫را‬ ‫نانو‬ ‫مقیاس‬ ‫در‬ ‫الکترون‬ ‫تک‬‫امکان‬ ،‫منطقی‬ ‫تجهیزات‬ ‫کاربرد‬ ‫به‬ ‫فناوری‬ ‫این‬ .‫گذارد‬‫نقطه‬ ‫از‬ ‫استفاده‬
‫می‬ ‫ارائه‬ ‫را‬ ‫ترانزیستورها‬ ‫بجای‬ ‫کوانتوم‬.‫دهد‬‫فناوری‬QCA‫توانای‬‫العاده‬ ‫فوق‬ ‫ی‬‫و‬ ‫ظرفیت‬ ‫در‬ ‫ای‬‫ق‬،‫حجمی‬ ‫تراکم‬ ‫درت‬
‫مداری‬ ‫به‬ ‫دستیابی‬ ‫امکان‬‫کوچک‬ ‫های‬‫مقاله‬ .‫دارد‬ ‫باال‬ ‫پردازش‬ ‫سرعت‬ ‫و‬ ‫شده‬ ‫سازی‬‫ک‬ ‫طراحی‬ ،‫حاضر‬ ‫ی‬‫و‬ ‫ارآمد‬
‫مبدل‬ ‫از‬ ‫موثری‬ ‫آرایش‬‫ابزا‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫با‬ ‫کوانتومی‬ ‫نقطه‬ ‫سلولی‬ ‫خودکار‬ ‫ماشین‬ ‫بر‬ ‫مبتنی‬ ‫کد‬ ‫های‬‫طراحی‬ ‫ر‬QCA،
‫می‬ ‫ارائه‬‫در‬ .‫دهد‬‫پیش‬ ‫پژوهش‬‫مبدل‬ ‫از‬ ‫برخی‬ ‫رو‬‫باینری‬ ‫به‬ ‫خاکستری‬ ‫و‬ ‫خاکستری‬ ‫به‬ ‫باینری‬ ‫کد‬ ‫های‬‫سازی‬ ‫شبیه‬ ‫و‬
‫کننده‬ ‫طراحی‬ ‫ابزار‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫با‬ ‫دقیق‬QCA‫شده‬ ‫ارائه‬ ،‫مطالعه‬ ‫ما‬ ،‫جستار‬ ‫و‬ ‫تحقیق‬ ‫دراین‬ .‫است‬‫مقایسه‬‫بین‬ ‫ای‬
‫و‬ ‫پیشنهادی‬ ‫طرح‬‫طرح‬‫داده‬ ‫انجام‬ ‫اخیر‬ ‫موجود‬ ‫های‬‫تحلیلی‬ ‫ابزار‬ ‫کمک‬ ‫به‬ ‫تا‬ ‫ایم‬‫رو‬ ‫که‬ ‫دهیم‬ ‫نشان‬‫به‬ ‫پیشنهای‬ ‫ش‬
.‫است‬ ‫ارجح‬ ‫و‬ ‫بهتر‬ ،‫پردازش‬ ‫زمان‬ ‫و‬ ‫نیاز‬ ‫مورد‬ ‫فضای‬ ،‫پیچیدگی‬ ،‫محاسبات‬ ‫حجم‬ ‫در‬ ‫مراتب‬
©2016‫السیویر‬ ‫توسط‬ ‫یافته‬ ‫انتشار‬GmbH
1.:‫مقدمه‬
‫کوانتومی‬ ‫خودکار‬ ‫نقطه‬ ‫سلولی‬ ‫خودکار‬ ‫ماشین‬(QCA)‫یک‬‫ا‬‫ل‬‫گو‬‫عنصر‬ .‫است‬ ‫نوظهور‬ ‫محاسباتی‬ ‫روش‬ ‫و‬‫اساسی‬QCA‫سلول‬
‫کوانتوم‬‫می‬‫باشد‬[1.]QCA‫عنوان‬ ‫به‬‫یک‬‫سیستم‬‫نقطه‬‫گوشه‬ ‫در‬ ‫کوانتومی‬ ‫نقطه‬ ‫چهار‬ ‫با‬ ‫همراه‬ ‫ای‬‫ساختار‬ ‫های‬،‫است‬ ‫مطرح‬‫دو‬ .
1
:‫تلفن‬ ،‫کننده‬ ‫مکاتبه‬ ‫ی‬ ‫نویسنده‬919844285954+
:‫الکترونیک‬ ‫پست‬ ‫آدرس‬(P.C. Srikanth)@yahoo.com1srikanthpc
http://dx.doi.org/10.1016/j.ijleo.2015.12.119

2. Optik xxx (2015) xxx-xxx
2
‫ب‬ ‫آزاد‬ ‫الکترون‬‫ب‬ ‫منحصر‬ ‫و‬ ‫محدود‬ ،‫کوانتومی‬ ‫نقاط‬ ‫از‬ ‫کدام‬ ‫هر‬ ‫ازای‬ ‫ه‬‫موجود‬ ‫فرد‬ ‫ه‬‫است‬ ‫شده‬ ‫کرفته‬ ‫نظر‬ ‫در‬[2]‫کوانتومی‬ ‫نقاط‬ .،
‫ک‬ ‫هستند‬ ‫نانو‬ ‫جنس‬ ‫از‬ ‫ساختارهایی‬‫اکسید‬ ‫سیلیسیوم/سیلیسیوم‬ ‫همچون‬ ‫رسانا‬ ‫نیمه‬ ‫استاندارد‬ ‫مواد‬ ‫از‬ ‫ه‬‫شده‬ ‫ساخته‬.‫اند‬QCA‫عملیات‬
‫داده‬ ‫جریان‬ ‫و‬ ‫منطقی‬‫کمک‬ ‫به‬ ‫را‬ ‫مدار‬ ‫در‬ ‫موجود‬ ‫های‬‫انفعاالت‬ ‫و‬ ‫فعل‬‫الکترون‬ ‫کلومبیک‬‫مجاور‬ ‫های‬‫سلول‬‫می‬ ‫انجام‬ ‫به‬ ،‫ها‬‫رساند‬[4.]
‫ساختارهای‬QCA‫سلول‬ ‫آرایش‬ ‫گونه‬ ‫هر‬ ‫برای‬‫کوا‬ ‫های‬‫شده‬ ‫طراحی‬ ،‫نتومی‬[ ‫دارد‬ ‫اجرا‬ ‫قابلیت‬ ‫و‬5.]‫سیستم‬QCA‫بجای‬‫سنتی‬ ‫روش‬
‫شارژ‬ ‫جریان‬‫معمولی‬‫تاثیرات‬ ‫روش‬ ‫از‬ ،‫قطبی‬‫انتقال‬ ‫برای‬ ‫شده‬‫اطالعات‬‫دیجی‬‫ت‬‫می‬ ‫استفاده‬ ‫ال‬[ ‫کند‬6‫کوانتومی‬ ‫سلول‬ ‫بنابراین‬ .]‫مسئول‬
‫اطال‬ ‫انتقال‬‫ب‬ ‫عات‬.‫است‬ ‫مدار‬ ‫از‬ ‫بیرون‬ ‫ه‬‫بنیادین‬ ‫های‬ ‫پایه‬‫در‬ ‫که‬QCA،‫است‬ ‫گردیده‬ ‫استفاده‬‫سیم‬ ،‫وردوی‬ ‫عمده‬ ‫درگاه‬ ‫سه‬ :‫از‬ ‫عبارتند‬
[ ‫برگرداننده‬ ‫و‬7،8.]
2.‫طراح‬QCA
‫مدارهای‬ ‫طراحان‬QCA‫شبیه‬ ‫و‬ ‫دقیق‬ ‫طراحی‬ ‫جانمایی‬ ‫ابزارهای‬ ‫به‬‫سازی‬‫مدارهای‬ ‫عملکرد‬ ‫تعیین‬ ‫برای‬ ‫قوی‬ ‫و‬ ‫سریع‬ ‫های‬QCA
.‫دارند‬ ‫نیاز‬‫طراح‬ ‫ابزارهای‬QCA‫توانا‬ ‫این‬‫می‬ ‫را‬ ‫امکان‬ ‫و‬ ‫یی‬ً‫ا‬‫سریع‬ ‫که‬ ‫دهد‬‫ترکیب‬ ‫و‬ ‫طرح‬ ‫یک‬ ،‫خود‬ ‫قدرت‬ ‫کمک‬ ‫به‬‫از‬ ‫کاملی‬ ‫و‬ ‫دقیق‬
QCA‫بدست‬[ ‫آورد‬9‫کم‬ ‫سازی‬ ‫شبیه‬ ‫موتور‬ ‫چندین‬ ‫همچنین‬ ‫و‬ ]‫ک‬‫می‬‫کن‬‫قرار‬ ‫آزمایش‬ ‫و‬ ‫اجرا‬ ‫مورد‬ ‫را‬ ‫سریع‬ ‫و‬ ‫دقیق‬ ‫سازی‬ ‫شبیه‬ ‫تا‬ ‫د‬
‫ده‬‫یابد‬ ‫دست‬ ‫باالتری‬ ‫اطمینان‬ ‫به‬ ‫تا‬ ‫د‬.‫البته‬‫برا‬ ‫دسترسی‬ ‫سطح‬‫ا‬ ‫ی‬‫برای‬ ‫سازی‬ ‫شبیه‬ ‫و‬ ‫طراحی‬ ‫بزارهای‬QCA.‫است‬ ‫عمومی‬ ‫و‬ ‫آزاد‬
‫طراحی‬ ‫ابزارهای‬QCA‫آزمایشگاه‬ ‫در‬ ‫ابتدا‬ ‫در‬‫های‬ATIPS[ ‫شد‬ ‫ایجاد‬ ‫و‬ ‫توسعه‬ ‫کالگری‬ ‫دانشگاه‬ ،10‫طراحی‬ .]QCA‫حاضر‬ ‫حال‬ ‫در‬
‫مشخصات‬ ‫بسیاری‬ ‫و‬ ‫سازی‬ ‫شبیه‬ ‫مختلف‬ ‫موتور‬ ‫سه‬ ‫از‬CAD‫می‬ ‫پشتیبانی‬ ،‫مدار‬ ‫پیچیده‬ ‫طراحی‬ ‫برای‬ ‫نیاز‬ ‫مورد‬.‫کند‬
3.‫معماری‬QCA
3.1‫مبانی‬QCA
‫اساسی‬ ‫مبانی‬QCA‫پایه‬ ‫همچنین‬ ‫است‬ ‫کوانتومی‬ ‫سلول‬ ‫یک‬‫عبا‬ ‫آن‬ ‫بنیادین‬ ‫های‬‫درگاه‬ ‫از‬ ‫رتند‬‫های‬‫هر‬ .‫سیم‬ ‫و‬ ‫برگرداننده‬ ،‫عمده‬
‫سلول‬QCA‫کوانتوم‬ ‫نقطه‬ ‫چهار‬ ‫دارای‬‫مکان‬ ‫و‬ ‫است‬ ‫آزاد‬ ‫الکترون‬ ‫دو‬ ‫و‬‫الکترون‬‫می‬ ‫مشخص‬ ‫را‬ ‫بایتری‬ ‫حالت‬ ‫وضعیت‬ ‫ها‬‫دو‬ ‫این‬ .‫کند‬
‫حالت‬ ‫کننده‬ ‫بیان‬ ‫حالت‬‫قطبی‬‫هستند‬ ‫سلول‬P=+1‫و‬P=-1.‫قطب‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫با‬P=+1‫منطقی‬ ‫معنای‬ ،1‫و‬P=-1‫منطقی‬ ‫معنای‬
0‫می‬ ‫تداعی‬‫سلول‬ ‫بندی‬ ‫ترکیب‬ ‫الکتریکی‬ ‫بار‬ ‫در‬ ‫باینری‬ ‫اطالعات‬ ‫ادامه‬ ‫در‬ .‫شود‬QCA‫می‬ ‫کدگذاری‬‫گردد‬[7‫(شکل‬ ]1.)
3.2‫سلول‬QCA
‫کوانتومی‬ ‫نقطه‬ ‫سلولی‬ ‫خودکار‬ ‫ماشین‬ ‫یک‬(QCA)،‫نوعی‬ ‫به‬‫یک‬‫نانو‬‫الکترون‬ ‫از‬ ‫مربعی‬ ‫ساختار‬‫آزاد‬ ‫الکترون‬ ‫دارای‬ ‫که‬ ‫هاست‬
‫می‬‫باش‬‫می‬ ‫سلول‬ ‫آنگاه‬ .‫است‬ ‫شده‬ ‫گنجانده‬ ‫آن‬ ‫گوشه‬ ‫چهار‬ ‫در‬ ‫سلول‬ ‫نقطه‬ ‫چهار‬ ‫آن‬ ‫و‬ ‫دارد‬ ‫کوانتوم‬ ‫سلول‬ ‫نقطه‬ ‫چهار‬ ‫سلول‬ ‫هر‬ .‫د‬‫تواند‬

3. Optik xxx (2015) xxx-xxx
3
‫شو‬ ‫شارژ‬ ‫آزاد‬ ‫الکترون‬ ‫دو‬ ‫توسط‬‫م‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫با‬ .‫د‬‫ساعتی‬ ‫کانیسم‬‫الکترون‬ ،‫مکان‬ ‫به‬ ‫ها‬‫خود‬ ‫مناسب‬ ‫های‬‫ساعتی‬ ‫انتقال‬ ‫طی‬ ‫در‬‫جا‬ ،‫به‬‫جا‬
‫می‬‫گردند‬[3‫نحوه‬ .]‫آ‬ ‫ی‬‫درگاه‬ ‫از‬ ‫تصویری‬ ،‫زیر‬ ‫رایش‬‫استفاده‬ ‫مورد‬ ‫عمده‬ ‫های‬QCA‫می‬ ‫نشان‬ ‫را‬.‫دهد‬
‫های‬ ‫سلول‬QCAA،B‫و‬C‫سلول‬‫و‬ ‫هستند‬ ‫ورودی‬ ‫های‬M‫سلول‬ ‫سه‬ ‫عمده‬ ‫قطبیت‬ ‫اساس‬ ‫بر‬ ‫که‬ ‫است‬ ‫خروجی‬ ‫سلول‬ ‫هم‬
‫می‬ ‫قطبی‬ ،‫ورودی‬‫ورودی‬ ‫سلول‬ ‫دو‬ ‫زمانیکه‬ ‫از‬ ‫مثال‬ ‫برای‬ .‫شود‬QCA+ ‫تحت‬1‫شده‬ ‫قطبی‬‫قطبی‬ ‫صورت‬ ‫به‬ ‫هم‬ ‫خروجی‬ ‫سلول‬ ،‫اند‬
+1‫های‬ ‫سلول‬ .‫آمد‬ ‫خواهد‬ ‫در‬QCA‫می‬ ‫را‬‫زمانیک‬ ،‫کرد‬ ‫استفاده‬ ‫سیم‬ ‫ساخت‬ ‫برای‬ ‫توان‬‫اعمال‬ ‫چپ‬ ‫سمت‬ ‫ورودی‬ ‫سلول‬ ‫به‬ ‫ورودی‬ ‫ه‬
‫شکل‬1-‫سلولی‬ ‫قطبیت‬QCA
‫شکل‬2-‫عمده‬ ‫درگاه‬
‫شکل‬3-‫برگرداننده‬
‫شکل‬4-‫سیم‬QCA

4. Optik xxx (2015) xxx-xxx
4
‫می‬ ‫منتشر‬ ‫راست‬ ‫به‬ ‫چپ‬ ‫سمت‬ ‫از‬ ‫باینری‬ ‫اطالعات‬ ،‫شود‬‫سلول‬ ‫تمامی‬ ‫زمانیکه‬ .‫شوند‬‫شده‬ ‫ساکن‬ ‫و‬ ‫خنثی‬ ‫سیم‬ ‫درون‬ ‫های‬‫آنگاه‬ ،‫اند‬
‫(شکل‬ ‫بود‬ ‫خواهد‬ ‫برابر‬ ‫آنها‬ ‫قطبیت‬2-4.)
‫برهم‬ ‫که‬ ‫گذرگاه‬ ‫و‬ ‫معبر‬ ‫نوع‬ ‫دو‬‫سیم‬ ‫نهی‬‫هم‬ ‫معبر‬ .‫دارد‬ ‫وجود‬ ،‫است‬ ‫ها‬‫می‬ ‫استفاده‬ ‫الیه‬ ‫یک‬ ‫از‬ ‫سطح‬‫سلول‬ ‫نوع‬ ‫دو‬ ‫از‬ ‫ولی‬ ‫کند‬
‫نام‬ ‫تحت‬‫می‬ ‫شامل‬ ‫چرخیده‬ ‫و‬ ‫قاعده‬ ‫با‬ ‫های‬.‫شود‬‫هم‬ ‫معبر‬ ‫نوع‬ ‫دو‬ ‫هر‬ ‫از‬ ‫ما‬ ‫اینجا‬ ‫در‬‫الیه‬ ‫چند‬ ‫و‬ ‫سطح‬‫برای‬‫تقاطع‬‫دلیل‬ ‫این‬ ‫به‬ ‫سیم‬ ‫های‬
‫می‬ ‫که‬‫رشته‬ ‫تک‬ ‫توانیم‬‫و‬ ‫دهیم‬ ‫عبور‬ ‫دیگر‬ ‫سطوح‬ ‫روی‬ ‫از‬ ‫موثر‬ ‫را‬ ‫ها‬‫الیه‬‫های‬‫بیش‬‫مدار‬ ‫اصلی‬ ‫اجزای‬ ‫عنوان‬ ‫به‬ ‫تر‬،‫بگیریم‬ ‫نظر‬ ‫در‬‫استفاده‬
‫می‬‫کنیم‬.
‫ساعتی‬ ‫سیستم‬QCA
‫مدارهای‬QCA‫کنترل‬ ‫و‬ ‫سازی‬ ‫همگام‬ ‫بخاطر‬ ‫تنها‬ ‫نه‬‫جریان‬‫اطالعات‬‫بلکه‬‫تهیه‬ ‫منظور‬ ‫به‬ ‫حتی‬‫اجرا‬ ‫جهت‬ ‫الزم‬ ‫قدرت‬‫مدار‬ ‫ی‬–
‫به‬‫دادن‬ ‫قدرات‬ ‫برای‬ ‫خارجی‬ ‫منبع‬ ‫هیچ‬ ‫که‬ ‫دلیل‬ ‫این‬‫ب‬‫نیست‬ ‫ها‬ ‫سلول‬ ‫ه‬-‫دارند‬ ‫ساعت‬ ‫به‬ ‫نیاز‬‫در‬ .QCA‫گ‬ ‫ساعت‬‫می‬ ‫ذاری‬‫با‬ ‫تواند‬
‫سلول‬ ‫کردن‬ ‫کنترل‬ ‫در‬ ‫زمانه‬ ‫چهار‬ ‫ساعت‬ ‫طرح‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫با‬ .‫برسد‬ ‫سرانجام‬ ‫به‬ ،‫کوانتوم‬ ‫نقاط‬ ‫مابین‬ ‫بالقوه‬ ‫موانع‬ ‫کردن‬ ‫کنترل‬،‫ها‬
‫شکل‬5-‫ساعتی‬ ‫مناطق‬QCA‫ساعت‬ ‫و‬QCA‫چهار‬ ‫همراه‬ ‫به‬‫فاز‬

5. Optik xxx (2015) xxx-xxx
5
‫فرآیند‬‫های‬QCA‫سلول‬ .‫است‬ ‫شده‬ ‫زمانبندی‬ ‫منظم‬ ‫طرح‬ ‫یک‬ ،‫سلولی‬ ‫درون‬ ‫جلو‬ ‫روبه‬ ‫اطالعات‬ ‫و‬‫د‬ ‫ها‬‫ر‬‫ا‬‫د‬‫شده‬ ‫تقسیم‬ ‫فاز‬ ‫چهار‬ ‫به‬ ‫امه‬
‫می‬‫شوند‬‫به‬‫زمینه‬ ‫که‬ ‫طوری‬‫منا‬ ‫تمامی‬ ‫در‬ ‫تاثیرگذاری‬ ‫باعث‬ ‫که‬ ‫ای‬‫ط‬‫می‬ ‫ق‬‫می‬ ‫یکسان‬ ،‫شود‬.‫باشد‬‫شکل‬ ‫از‬ ‫که‬ ‫همانطور‬5‫مشخص‬
‫می‬،‫باشد‬‫می‬ ‫تکرار‬ ‫فاز‬ ‫چهار‬ ‫در‬ ‫زمانی‬ ‫منطقه‬ ‫چرخه‬‫(شکل‬ ‫شود‬5.)
‫در‬‫فرآ‬ ،‫تعویض‬ ‫فاز‬‫تونل‬ ‫یند‬‫زنی‬‫نقطه‬ ‫موانع‬ ‫تدریجی‬ ‫افزایش‬ ‫با‬ ‫همزمان‬ ‫الکترون‬‫سلول‬ ‫مابین‬ ‫درونی‬ ‫ای‬‫سلول‬ ‫کردن‬ ‫سکون‬ ‫و‬ ‫ها‬
QCA‫تاثیر‬ ‫تحت‬ ‫زمینی‬ ‫قطبی‬ ‫حاالت‬ ‫از‬ ‫یکی‬ ‫به‬‫سلول‬‫همجوار‬‫سلول‬ ‫درون‬ ‫الکترون‬ ،‫یک‬ ‫در‬‫می‬ ‫متمرکز‬ ‫نقطه‬‫مانع‬ ،‫وقفه‬ ‫فاز‬ ‫در‬ .‫شود‬
‫می‬ ‫فعال‬ ‫گرفته‬ ‫نظر‬ ‫در‬‫نمی‬ ‫اجازه‬ ‫و‬ ‫شود‬‫تونل‬ ‫الکترونی‬ ‫هیچ‬ ‫که‬ ‫دهد‬‫می‬ ‫قفل‬ ‫حاضر‬ ‫قطبی‬ ‫وضعیت‬ ‫به‬ ‫سلول‬ ‫آنگاه‬ ،‫دهد‬ ‫انجام‬ ‫زنی‬.‫شود‬
‫نقطه‬ ‫درون‬ ‫مانع‬ ،‫آزادسازی‬ ‫فاز‬ ‫طی‬ ‫در‬‫می‬ ‫داشته‬ ‫نگه‬ ‫پایین‬ ‫ای‬‫شود‬‫الکترون‬ ‫صورت‬ ‫این‬ ‫در‬ ‫و‬‫می‬ ‫رها‬ ‫ها‬‫گردند‬‫سلول‬ ‫و‬‫خود‬ ‫قطبیت‬ ‫ها‬
‫می‬ ‫دست‬ ‫از‬ ‫را‬‫می‬ ‫آزاد‬ ‫باینری‬ ‫وضعیت‬ ‫و‬ ‫دهند‬.‫شود‬‫آ‬ ‫فاز‬ ‫طی‬ ‫در‬‫الکترون‬ ‫و‬ ‫هستند‬ ‫پایین‬ ‫موانع‬ ،‫زادسازی‬‫می‬ ‫ها‬‫و‬ ‫بزنند‬ ‫تونل‬ ‫توانند‬
‫شکل‬6-‫درگاه‬ ‫آرایش‬AND‫درگاه‬ ‫و‬OR
‫شکل‬7-‫درگاه‬ ‫گرافیکی‬ ‫نماد‬ ‫و‬ ‫سازی‬ ‫پیاده‬XOR

6. Optik xxx (2015) xxx-xxx
6
[ ‫بگیرند‬ ‫خود‬ ‫به‬ ‫سیار‬ ‫حالت‬ ‫و‬ ‫بشوند‬ ‫پراکنده‬5‫م‬ ‫مشخص‬ ‫زمانی‬ ‫سلول‬ ‫کوانتوم‬ ‫قطبی‬ ‫حالت‬ .]‫ی‬‫تعویض‬ ‫فاز‬ ‫در‬ ‫که‬ ‫شود‬‫با‬ ‫همجوار‬
‫سلول‬‫می‬ ‫مشخص‬ ،‫هستند‬ ‫وقفه‬ ‫یا‬ ‫تعویض‬ ‫فاز‬ ‫در‬ ‫که‬ ‫شده‬ ‫قطبی‬ ‫همجوار‬ ‫های‬.‫شود‬
‫شکل‬8-(a‫درگاه‬ ‫آرایش‬XOR(b‫سازی‬ ‫شبیه‬ ‫نتایج‬

7. Optik xxx (2015) xxx-xxx
7
3.4‫پیاده‬‫سازی‬QCA
‫درگاه‬‫های‬AND‫و‬OR‫قطبیت‬ ‫کردن‬ ‫ثابت‬ ‫توسط‬‫ورودی‬ ‫از‬ ‫یکی‬ ‫به‬‫که‬ ‫عمده‬ ‫درگاه‬ ‫های‬P=-1‫(منطق‬0‫یا‬ ‫و‬ )P=+1‫(منطق‬1)
‫هستند‬‫می‬ ‫تحقق‬ ،‫(شکل‬ ‫شوند‬6).
‫جدول‬1
‫شکل‬9-‫خاکستری‬ ‫کد‬ ‫به‬ ‫باینری‬ ‫کد‬ ‫تبدیل‬ ‫برای‬ ‫منطقی‬ ‫مدار‬

8. Optik xxx (2015) xxx-xxx
8
‫شکل‬10–(a‫ترک‬‫جانمایی‬ ‫یب‬‫تب‬‫خاکستری‬ ‫به‬ ‫باینری‬ ‫کد‬ ‫کننده‬ ‫دیل‬(b‫سازی‬ ‫شبیه‬ ‫نتایج‬
4.‫پیاده‬‫ت‬ ‫سازی‬‫ب‬‫کننده‬ ‫دیل‬‫کد‬ ‫های‬
‫درگاه‬‫همچون‬ ‫اصلی‬ ‫های‬AND‫و‬OR‫درگاه‬ ‫و‬‫های‬‫جامع‬nand‫و‬nor‫مدارهای‬ ‫طراحی‬ ‫برای‬‫دیجیتال‬‫نیاز‬ ‫مورد‬ ‫منطقی‬‫است‬.
‫عالوه‬‫درگاه‬ ‫این‬ ‫بر‬‫درگاه‬ ‫از‬ ،‫ها‬XOR‫دیجی‬ ‫مدارهای‬ ‫طراحی‬ ‫منظور‬ ‫به‬ ‫نیز‬‫می‬ ‫استفاده‬ ،‫تال‬.‫شود‬‫یکی‬‫مذکور‬ ‫درگاه‬ ‫مزایای‬ ‫از‬XOR
‫عملیات‬ ‫در‬ ‫آن‬ ‫فرد‬ ‫به‬ ‫منحصر‬ ‫کاربرد‬‫تصحیحی‬ ‫مدارهای‬ ‫و‬ ‫کننده‬ ‫حساب‬‫اشتباه‬ ‫شناسایی‬ ‫و‬،‫می‬‫باشد‬‫این‬ .‫درگاه‬‫عنوان‬ ‫به‬ ‫همچنین‬ ‫ها‬
‫درگاه‬‫می‬ ‫شناخته‬ ‫نیز‬ ،‫ورودی‬ ‫دو‬ ‫های‬.‫شود‬‫در‬‫ما‬ ‫ادامه‬‫مدارهای‬‫برگرداننده‬‫نو‬ ‫و‬ ‫جدید‬ ‫طراحی‬ ‫اساس‬ ‫بر‬ ‫را‬ ‫کد‬XOR‫می‬ ‫نظر‬ ‫در‬.‫گیریم‬
‫عملیات‬‫درگاه‬ ‫منطقی‬XOR‫شکل‬ ‫در‬7‫صورت‬ ‫به‬=‫خروجی‬ab + ba.‫است‬ ‫شده‬ ‫داده‬ ‫نشان‬
‫درگاه‬XOR‫می‬‫بنیادین‬ ‫درگاه‬ ‫از‬ ‫بدیهی‬ ‫صورت‬ ‫به‬ ‫تواند‬AND،OR‫و‬NOT‫اگرچه‬ .‫شود‬ ‫ساخته‬‫در‬ ‫درگاه‬ ‫پنج‬ ‫به‬ ‫رویکرد‬ ‫این‬
‫(شکل‬ .‫دارد‬ ‫نیاز‬ ‫مختلف‬ ‫نوع‬ ‫سه‬8‫طراحی‬ .)XOR‫پیشنها‬‫تنها‬ ‫شده‬ ‫د‬29‫مس‬ ‫در‬ ‫سلول‬‫احت‬9396‫مقایسه‬ ‫در‬ ‫که‬ ‫دارد‬ ‫مربع‬ ‫متر‬ ‫نانو‬
‫با‬.‫است‬ ‫تر‬ ‫کوچک‬ ‫بسیار‬ ‫شده‬ ‫ارائه‬ ‫های‬ ‫طرح‬

9. Optik xxx (2015) xxx-xxx
9
4.1‫کد‬‫خاکستری‬
‫کد‬‫مقادیر‬ ‫تمامی‬ ،‫است‬ ‫مشهور‬ ‫باینری‬ ‫کد‬ ‫عنوان‬ ‫نام‬ ‫به‬ ‫که‬ ‫خاکستری‬‫تابع‬1‫و‬0‫می‬ ‫توجیه‬ ‫را‬ ‫ها‬‫بر‬ .‫کند‬،‫باینری‬ ‫کد‬ ‫خالف‬
‫ک‬ ‫با‬ ‫خاکستری‬ ‫کد‬ ‫مقدار‬ ‫هر‬.‫دارد‬ ‫اختالف‬ ،‫بیت‬ ‫یک‬ ‫واسطه‬ ‫به‬ ‫تنها‬ ‫خود‬ ‫قبل‬ ‫ما‬ ‫د‬‫کد‬‫خاک‬‫س‬‫پیدا‬ ‫قدری‬ ‫گران‬ ‫و‬ ‫مهم‬ ‫ارزش‬ ‫زمانی‬ ‫تری‬
‫می‬‫چندین‬ ‫که‬ ‫کند‬‫کد‬ .‫شود‬ ‫منجر‬ ‫اشتباه‬ ‫به‬ ‫احتمال‬ ‫با‬ ‫همزمان‬ ‫بیت‬ ‫تغییرات‬‫می‬ ‫خاکستری‬ ‫های‬‫که‬ ‫بیانری‬ ‫کدهای‬ ‫طریق‬ ‫از‬ ‫توانند‬
‫م‬ ،‫دارند‬ ‫شده‬ ‫ارائه‬ ‫کد‬ ‫از‬ ‫کمتر‬ ‫بیت‬ ‫یک‬‫کدهای‬ .‫شود‬ ‫حاسبه‬‫ارتباطالت‬ ‫در‬ ‫اشتباهات‬ ‫اصالح‬ ‫و‬ ‫تشخیص‬ ‫در‬ ‫گسترده‬ ‫طور‬ ‫به‬ ‫خاکستری‬
‫همچون‬ ‫دیجیتال‬‫سیستم‬ ‫برخی‬ ‫و‬ ‫زمینی‬ ‫دیجیتال‬ ‫تلوزیون‬‫مدار‬ .‫دارد‬ ‫کاربرد‬ ‫تلویزیونی‬ ‫های‬‫کد‬ ‫تبدیل‬ ‫برای‬ ‫وقایع‬ ‫جدول‬ ‫و‬ ‫منطقی‬
‫باینری‬4‫جدول‬ ‫در‬ ‫خاکستری‬ ‫کد‬ ‫به‬ ‫بیتی‬1‫جانمایی‬ .‫است‬ ‫شده‬ ‫ارائه‬QCA‫باینری‬ ‫کد‬ ‫کننده‬ ‫تبدیل‬4‫و‬ ‫خاکستری‬ ‫کد‬ ‫به‬ ‫بیتی‬
‫شکل‬ ‫در‬ ‫آن‬ ‫سازی‬ ‫شبیه‬ ‫نتایج‬1.‫است‬ ‫شده‬ ‫ارائه‬
‫شکل‬11–(a‫باینری‬ ‫به‬ ‫خاکستری‬ ‫کد‬ ‫کننده‬ ‫تبیدل‬ ‫ترکیب‬ ‫جانمایی‬(b‫سازی‬ ‫شبیه‬ ‫نتایج‬

10. Optik xxx (2015) xxx-xxx
10
4.2‫تبدیل‬‫باینری‬ ‫کد‬ ‫به‬ ‫خاکستری‬ ‫کد‬ ‫کننده‬
‫مدار‬‫منطقی‬،‫نتایج‬ ‫سازی‬ ‫شبیه‬ ‫و‬ ‫جانمایی‬QCA‫شکل‬ ‫در‬ ‫باینری‬ ‫به‬ ‫خاکستری‬ ‫کد‬ ‫کننده‬ ‫تبدیل‬ ‫برای‬11.‫است‬ ‫شده‬ ‫داده‬ ‫نشان‬
5.‫مطالع‬‫ه‬‫قیاس‬‫اخیر‬ ‫موجود‬ ‫های‬ ‫طرح‬ ‫با‬ ‫شده‬ ‫پیشنهاد‬ ‫طرح‬ ‫ی‬
‫در‬‫ما‬ ‫پژوهش‬ ‫این‬‫های‬ ‫کننده‬ ‫تبدیل‬‫های‬ ‫کد‬4‫ب‬ ‫و‬ ‫باینری‬ ‫به‬ ‫خاکستری‬ ‫بیتی‬.‫کردیم‬ ‫طراحای‬ ‫را‬ ‫خاکستری‬ ‫به‬ ‫اینری‬‫نکته‬‫شایان‬
،‫است‬ ‫شده‬ ‫ارائه‬ ‫تازه‬ ‫و‬ ‫نو‬ ‫صورت‬ ‫به‬ ‫تحقیق‬ ‫این‬ ‫در‬ ‫که‬ ‫اهمیت‬ ‫حاز‬ ‫و‬ ‫توجه‬‫و‬ ‫وری‬ ‫بهره‬ ،‫مساحت‬ ‫همچون‬ ‫پارامترهایی‬‫و‬ ‫تاخیرات‬
‫پیچیدگی‬‫پی‬ ‫طرح‬ ‫در‬ ‫آنها‬ ‫که‬ ‫زمانی‬ ‫که‬ ‫است‬‫خود‬ ‫به‬ ‫را‬ ‫سلول‬ ‫از‬ ‫کمتری‬ ‫حجم‬ ،‫موجود‬ ‫طرح‬ ‫با‬ ‫مقایسه‬ ‫در‬ ‫بسیار‬ ‫بینیمف‬ ‫می‬ ‫شنهادی‬
‫همچنی‬ .‫است‬ ‫داده‬ ‫اختصاص‬‫ن‬‫جدول‬ ‫در‬ ‫آن‬ ‫نتیجه‬ ‫و‬ ‫گردید‬ ‫انجام‬ ‫پیشنهادی‬ ‫طرح‬ ‫و‬ ‫موجود‬ ‫های‬ ‫طرح‬ ‫بین‬ ‫ای‬ ‫مقایسه‬2‫نمودار‬ ‫و‬1
.‫است‬ ‫شده‬ ‫داده‬ ‫نمایش‬ ‫وضوح‬ ‫به‬
‫جدول‬2
‫نمودار‬1-‫قیاسی‬ ‫نمودار‬‫ب‬‫سلول‬ ‫تعدا‬ ‫اساس‬ ‫ر‬‫ها‬

11. Optik xxx (2015) xxx-xxx
11
6.‫نتیجه‬‫گیری‬
‫در‬،‫پژوهش‬ ‫این‬‫فرض‬ ‫ما‬‫بنیادین‬ ‫های‬QCA‫تبدیل‬ ‫از‬ ‫مفیدی‬ ‫و‬ ‫کارآمد‬ ‫طرح‬ ‫و‬ ‫کردیم‬ ‫صحبت‬ ‫را‬‫کننده‬‫های‬QCA‫کد‬‫ارائه‬ ،
‫نمودیم‬‫تحقیق‬ .‫مدارهای‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫با‬ ‫حاضر‬‫نو‬ ‫و‬ ‫بدیع‬QCA‫و‬ ‫جانمایی‬ ‫و‬ ‫طرح‬‫تبدیل‬ ‫شده‬ ‫سازی‬ ‫شبیه‬ ‫نتایج‬‫کننده‬‫کد‬ ‫های‬‫مهیا‬ ‫را‬
‫است‬ ‫کرده‬‫پیاده‬ .‫از‬ ‫استفاده‬ ‫با‬ ‫مدارها‬ ‫از‬ ‫کارگیری‬ ‫به‬ ‫و‬ ‫سازی‬‫ابزار‬‫سازی‬ ‫شبیه‬QCA‫همان‬ ‫که‬‫کننده‬ ‫طراحی‬QCA‫سازی‬ ‫شبیه‬ ،‫است‬
‫همچنین‬ .‫است‬ ‫گردیده‬‫بر‬ ‫پیشنهادی‬ ‫طرح‬‫طرح‬ ‫به‬ ‫نسبت‬ ‫بسیار‬ ،‫استفاده‬ ‫مورد‬ ‫مساحت‬ ،‫کرده‬ ‫اشغال‬ ‫سلول‬ ‫حجم‬ ‫اساس‬‫پیشین‬ ‫های‬
‫بهره‬ ‫و‬ ‫کارآمدتر‬ ‫خود‬‫ور‬‫مزیت‬ .‫است‬ ‫تر‬‫راه‬ ‫زمان‬ ‫به‬ ‫نیاز‬ ،‫حاضر‬ ‫روش‬ ‫اصلی‬ ‫و‬ ‫عمده‬‫کم‬ ‫بسیار‬ ‫سازی‬ ‫شبیه‬ ‫و‬ ‫اندازی‬‫می‬‫باشد‬‫استفاده‬ .‫از‬
‫سازی‬ ‫پیاده‬ ‫برای‬ ‫کوانتومی‬ ‫نقاط‬‫می‬ ‫سبب‬ ،‫دیجیتال‬ ‫مدارهای‬‫به‬ ‫که‬ ‫شود‬‫پردازش‬ ‫سرعت‬ ‫و‬ ‫سازی‬ ‫کوچک‬ ‫همچون‬ ‫بزرگی‬ ‫دستاوردهای‬
.‫یافت‬ ‫دست‬ ‫باال‬ ‫بسیار‬
:‫منابع‬
[1] Kim Kyosun, Kaijie Wu, Ramesh Karri, The robust QCA adder designs using com-posable QCA
building blocks, IEEE Trans. Comput. Aided Des. Integr. CircuitsSyst. 26 (1) (2007) 176–183.
[2] Kunal Das, Debashis De, Characterization, test and logic synthesis of novelconservative and reversible
logic gates for QCA, Int. J. Nanosci. 9 (3) (2010)201–214.
[3] K. Walus, G. Jullien, Design tools for an emerging soc technology: quantum-dotcellular automata, IEEE
Proc. 94 (6) (2006) 1225–1244.
[4] P. Ilancheshian, R.M.S. Parvathi, Nanotechnology based effective designapproach for code converter
circuits using QCA, Int. J. Comput. Appl. 69 (8 Q6(May)) (2013) (0975-8887).
[5] Kodam F. Latha, M. Nanda Maharshi, Design of adders using QCA, IJAET 6 (4)(2013) 1750–1759.
[6] Dehghan Bahram, Ali Asghar Baziar, Optimized methodology for realizationof logic circuits using
QCA gates, Int. J. Adv. Res. Comput. Softw. Engineer. 3(March) (2013).
[7] Ahmad Firdous, G.M. Bhat, Novel code converters based on quantum – dotcellular automata (QCA),
Int. J. Sci. Res. 3 (May) (2014).
[8] A. Pallavi, N. Moorthy Muthukrishnan, Implementation of code converters inQCAD, Int. J. Sci. Res.
Dev. 2 (06) (2014).

12. Optik xxx (2015) xxx-xxx
12
[9] C.S. Lent, P.D. Tougaw, W.D. Porod, G.H. Bernstein, Quantum cellular automata,Nanotechnology 4
(1) (1993) 49–57.
[10] Namit Gupta, Shantanu Shrivastava, Nilesh Patidar, Sumant Katiyal, K.K. Choud-hary, Design of one
bit