基于量子可逆逻辑的桶型位移器设计

J4 ›› 2014, Vol. 31 ›› Issue (6): 720-727.

基于量子可逆逻辑的桶型位移器设计

李志强¹,冯小霞²,陈汉武³

1 扬州大学信息工程学院，江苏扬州 225009； 2 东南大学计算机科学与工程学院，江苏南京 210096

收稿日期:2014-08-22 修回日期:2014-10-13 出版日期:2014-11-28 发布日期:2014-11-17
通讯作者: 陈汉武 (1955-)南京人,教授、博士,主要从事量子计算、信息论的研究。 E-mail:zqli@yzu.edu.cn

Design of Barrel Shifters Based on Quantum Reversible Logic

LI Zhi-qiang, FENG Xiao-xia, CHEN Han-wu

1 College of Information Engineering, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China; 2 School of Computer Science and Engineering, Southeast University, Nanjing 211189, China

Received:2014-08-22 Revised:2014-10-13 Published:2014-11-28 Online:2014-11-17

摘要/Abstract

摘要： 桶型位移器是高速处理器的常用部件，可在单周期内对数据字实现指定位数的位移操作，在量子可逆逻辑电路的基础上，本文提出了有n个输入位和k个控制位的位移器，记为（n，k）位移器。为综合可逆的位移器，提出了基于置换群分解的新方法，仅使用（3，1）位移器与控制交换门，快速生成较小量子代价的任意控制位移器，将k=[log(n)] 个相应的（n，1）位移器级联，生成可任意位移的（n，k）桶型位移器。

关键词: 量子光学, 量子电路, 桶型位移器, 置换群分解, 量子代价, 电路综合

Abstract: A barrel shifter is a common component in the high-speed processor; it can shift a data word by specified number of bits in one clock cycle. Based on the quantum reversible logic circuit, we present the shifter with n inputs and k control bits named as (n, k) shifter. For synthesizing the reversible shifter, we present the novel method based on the decomposition of the permutation group, it only use(3,1) shifter and controlled swap gate to quickly synthesize any controlled shift with small quantum cost, and any (n, k) barrel shifter can be got by cascading k=[log(n)] corresponding (n, 1) shifters.

Key words: quantum optics, quantum circuit, barrel shifter, decomposition of permutation group, quantum cost, circuit synthesis

中图分类号:

TN91

李志强冯小霞陈汉武. 基于量子可逆逻辑的桶型位移器设计[J]. J4, 2014, 31(6): 720-727.

LI Zhi-qiang, FENG Xiao-xia, CHEN Han-wu. Design of Barrel Shifters Based on Quantum Reversible Logic[J]. J4, 2014, 31(6): 720-727.

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