[發(fā)明專利]基于石墨烯表面等離子激元的Fredkin門

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010046915.1
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111240125B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳偉偉;丁健;汪鵬君;李燕;虞若蘭;楊建義
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號: G02F3/02
• 分類號: G02F3/02;G02B6/122
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 方小惠

本發(fā)明公開了一種基于石墨烯的表面等離子激元的FredKin門，包括基底、緩沖層、第一直波導(dǎo)、第二直波導(dǎo)、第三直波導(dǎo)、第一弧形波導(dǎo)、第二弧形波導(dǎo)、第三弧形波導(dǎo)、第一微環(huán)諧振腔、第二微環(huán)諧振腔、第三微環(huán)諧振腔、第四微環(huán)諧振腔和第五微環(huán)諧振腔，五個微環(huán)諧振腔形成級聯(lián)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，第一直波導(dǎo)、第二直波導(dǎo)、第三直波導(dǎo)、第一微環(huán)諧振腔、第二微環(huán)諧振腔、第三微環(huán)諧振腔、第四微環(huán)諧振腔、第五微環(huán)諧振腔、第一弧形波導(dǎo)、第二弧形波導(dǎo)和第三弧形波導(dǎo)在結(jié)構(gòu)上相互配合，滿足了石墨烯表面等離激元的傳播條件；優(yōu)點是通過石墨烯表面等離激元實現(xiàn)FredKin門功能，尺寸較小，結(jié)構(gòu)緊湊性強，利于片上集成。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種Fredkin門，尤其是涉及一種基于石墨烯表面等離子激元的Fredkin門。

背景技術(shù)

隨著信息科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的推進(jìn)，計算機芯片的集成度以一年半翻一番的速度快速增長。但是，當(dāng)集成電路的線寬持續(xù)降低到一定程度時，將出現(xiàn)摩爾定律失去作用的問題。而且，由場效應(yīng)晶體管(FETs)組成的傳統(tǒng)布爾型計算機是基于不可逆邏輯運算的。Landauer曾闡述過，對于傳統(tǒng)的不可逆邏輯計算，每一比特信息損失因子都會產(chǎn)生ktln₂焦耳的熱能(其中k是Boltzmann常數(shù)，t是絕對溫度)。雖然一比特信息丟失所產(chǎn)生的能量較小，但是隨著芯片集成度的不斷增長，芯片在處理大量數(shù)據(jù)時所產(chǎn)的能量時相當(dāng)大的，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的散熱問題。

正是出于對上述兩點問題的考慮，從而使得基于量子計算的量子可逆邏輯研究吸引著越來越多的學(xué)者關(guān)注。量子可逆邏輯方案可以實現(xiàn)一對一的映射功能，從對應(yīng)的輸出信號中識別輸入信號，這意味著能從每個輸入信號判斷出一個唯一的輸出信號，每個輸出信號也可以追蹤到一個唯一的輸入信號。這種一對一的映射功能使得在不消耗能量和信息丟失的情況下從輸出中恢復(fù)輸入成為可能。因此，量子可逆邏輯在避免散熱的同時不擦除任何信息，這對于未來的高速信息處理是非常重要的。

近年來，有大量的量子可逆邏輯電路被提出。FredKin門(也稱為受控交換門)作為一種常用的可逆邏輯門，有著廣泛的使用。當(dāng)前，使用硅基微環(huán)諧振器(MRRs)的全光FredKin門已經(jīng)被提出。該全光FredKin門雖然可以產(chǎn)生高速邏輯運算，但其需要強大的泵浦光源才能產(chǎn)生非線性效應(yīng)，由此導(dǎo)致尺寸較大，結(jié)構(gòu)不夠緊湊，這對實際應(yīng)用和片上集成有著極其不利的影響。

鑒此，設(shè)計了一種基于石墨烯表面等離子激元的FredKin門，對于減小FredKin門的尺寸，提高結(jié)構(gòu)緊湊性，利于片上集成具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種尺寸較小，結(jié)構(gòu)緊湊性強，利于片上集成的基于石墨烯表面等離子激元的Fredkin門。