[發(fā)明專利]基于石墨烯表面等離子激元的SWAP門

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010057246.8
• 申請(qǐng)日: 2020-01-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111240124B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳偉偉;丁健;汪鵬君;李燕;李軍;虞若蘭;楊建義
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號(hào): G02F3/00
• 分類號(hào): G02F3/00;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(kāi)了一種基于石墨烯的表面等離子激元的SWAP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)、第四弧形波導(dǎo)、第一微環(huán)諧振腔、第二微環(huán)諧振腔、第三微環(huán)諧振腔和第四微環(huán)諧振腔，四個(gè)微環(huán)諧振腔形成級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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、第一弧形波導(dǎo)、第二弧形波導(dǎo)、第三弧形波導(dǎo)和第四弧形波導(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(diǎn)是通過(guò)石墨烯表面等離激元實(shí)現(xiàn)SWAP門功能，尺寸較小，結(jié)構(gòu)緊湊性強(qiáng)，利于片上集成。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種SWAP門，尤其是涉及一種基于石墨烯表面等離子激元的SWAP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(jì)算機(jī)芯片的集成度以一年半翻一番的速度快速增長(zhǎng)。但是，當(dāng)集成電路的線寬持續(xù)降低到一定程度時(shí)，將出現(xiàn)摩爾定律失去作用的問(wèn)題。而且，由場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FETs)組成的傳統(tǒng)布爾型計(jì)算機(jī)是基于不可逆邏輯運(yùn)算的。Landauer曾闡述過(guò)，對(duì)于傳統(tǒng)的不可逆邏輯計(jì)算，每一比特信息損失因子都會(huì)產(chǎn)生ktln₂焦耳的熱能（其中k是Boltzmann常數(shù)，t是絕對(duì)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(zhǎng)，芯片在處理大量數(shù)據(jù)時(shí)所產(chǎn)的能量時(shí)相當(dāng)大的，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的散熱問(wèn)題。

正是出于對(duì)上述兩點(diǎn)問(wèn)題的考慮，從而使得基于量子計(jì)算的量子可逆邏輯研究吸引著越來(lái)越多的學(xué)者關(guān)注。量子可逆邏輯方案可以實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的映射功能，從對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)中識(shí)別輸入信號(hào)，這意味著能從每個(gè)輸入信號(hào)判斷出一個(gè)唯一的輸出信號(hào)，每個(gè)輸出信號(hào)也可以追蹤到一個(gè)唯一的輸入信號(hào)。這種一對(duì)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(shí)不擦除任何信息，這對(duì)于未來(lái)的高速信息處理是非常重要的。

近年來(lái)，有大量的量子可逆邏輯電路被提出。SWAP門作為一種常用的可逆邏輯門，在芯片設(shè)計(jì)很中具有有著廣泛的應(yīng)用前景。當(dāng)前，使用三個(gè)馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x以及一定數(shù)量的分束器、偏振旋轉(zhuǎn)器和探測(cè)器組成的實(shí)驗(yàn)裝置已經(jīng)實(shí)現(xiàn)SWAP門的功能，但是該裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，難以片上集成，使用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

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