[發明專利]一種純量子邏輯電路

在審

• 申請號: 201810240034.6
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108649947A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 張海鵬;張強;王晶;林彌;張忠海;王曉媛;白建玲
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H03K19/20
• 分類號: H03K19/20
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

本發明涉及一種純量子邏輯電路。本發明包括純量子邏輯非門計算電路、高壓域輸出純量子邏輯計算非門電路、全壓域輸出純量子邏輯計算非門電路，三組電路均在歐幾里德空間中構建，均包括負載管、驅動管和電源。采用高質量本征GaN基底上外延生長InGaN/GaN/InGaN/AlGaN/InGaN雙勢壘單量子阱異質結結構的Franz?Keldysh振蕩二極管為負載管；本發明可以與傳統邏輯算法相結合，實現物聯網+云計算平臺大數據的超高速搜索，即將這種純量子邏輯算法作為頂層搜索算法，極速確定云端大數據庫中預搜索數據集合，從而剔除冗余搜索；將傳統邏輯算法作為底層算法用于在預搜索數據集合中搜索確定元素。

技術領域

本發明屬于純量子邏輯計算電路技術領域，涉及一種純量子邏輯電路。

背景技術

迄今為止，國際上的各種邏輯運算單元電路，包括最新的單電子晶體管量子邏輯門電路的邏輯運算均為100％確定性邏輯運算，其中的確定性量子邏輯為不完全或者不純量子邏輯。如果采用這種確定性邏輯單元電路設計實現人腦決策思維，需要先用大量的邏輯門電路和其他集成元器件匹配構建各種擬神經元，然后用所構建的各種擬神經元匹配構建復雜的擬神經元網絡，其電路規模龐大，體積重量大，可靠性差，制作成本高昂，邏輯功能也比較簡單，難以用簡單的電路結構來實現復雜人腦思維的計算機。

在開展量子阱異質結二極管的研究過程中發現，當采用具有自發極化效應和壓電極化效應的Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體設計實現一維量子阱異質結二極管時，在一定器件結構下，采用半導體虛擬工廠軟件TCAD所設計器件制作的向一維量子阱異質結二極管可能展示出在電壓域較高偏置電壓范圍的連續電流振蕩特性，該電學振蕩特性對應的量子阱中束縛態能級特征與光學Franz-Keldysh振蕩對應的量子阱中束縛態能級特征一致，故此，稱這種電流振蕩為電學Franz-Keldysh振蕩，簡稱(FKO)；而具有這種電流振蕩特性的二極管稱為Franz-Keldysh振蕩二極管，簡稱FKOD。

針對現有電子邏輯、光子邏輯及量子邏輯計算電路邏輯計算結果的完全確定性特點，基于金屬-氧化物-半導體場效應晶體管(MOSFET)或者高電子遷移率晶體管(HEMT)和一種電壓域振蕩二極管——電學Franz-Keldysh振蕩二極管(EFKOD)伏安特性之間的驅動——負載匹配，可以獲得不同于具有邏輯計算結果完全確定特點的已有各類邏輯計算電路的純量子邏輯計算電路：即量子計算的結果與量子力學的不確定性原理相一致，既具有確定性，又具有不確定性，確定性與不確定性矛盾統一，必然性與偶然性矛盾統一的特點的量子邏輯計算電路。

發明內容

本發明的目的就是提供一種純量子邏輯電路。

本發明包括純量子邏輯非門計算電路、高壓域輸出純量子邏輯計算非門電路、全壓域輸出純量子邏輯計算非門電路，三組電路均在歐幾里德空間中構建，均包括負載管、驅動管和電源；

所述的低壓域輸出純量子邏輯非門計算電路的負載管為Franz-Keldysh振蕩二極管；驅動管采用電流參數匹配的增強型NMOSFET或者增強型HEMT，電源選用電壓可調直流或者脈沖電源。

所述的高壓域輸出純量子邏輯計算非門電路的負載管為Franz-Keldysh振蕩二極管；驅動管采用電流參數匹配的增強型PMOSFET，電源選用電壓可調直流或者脈沖電源。

所述的全壓域輸出純量子邏輯計算非門電路采用電流參數匹配的CMOS非門作為驅動管，驅動管互補驅動串聯的兩個負載管，兩個負載管為Franz-Keldysh振蕩二極管，電壓可調直流或者脈沖電源作為電源，且電源電壓最大值低于串聯的兩個Franz-Keldysh振蕩二極管的阻斷電壓之和條件下。

所述的Franz-Keldysh振蕩二極管采用高質量本征GaN基底上外延生長InGaN/GaN/InGaN/AlGaN/InGaN雙勢壘單量子阱異質結結構。