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量子点元胞自动机

/quantum dot cellular automaton/
条目作者郭国平

郭国平

最后更新 2022-12-23
浏览 142
最后更新 2022-12-23
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使用量子点构造元胞自动机,进而实现元胞自动机计算方案的纳米器件。

英文名称
quantum dot cellular automaton
所属学科
电子科学与技术

量子点元胞自动机的计算方法是建立在量子点元胞基础上,通过元胞之间的库仑力来改变元胞的状态进行编码。这种方法的特点是,元胞的态通过改变外加场而改变,过程中没有电流,因此没有能量传输。例如,通过正方形排列的4个量子点构造出一个元胞,按照顺时针方向依次标记为1、2、3、4,在其中束缚住两个电子,电子由于斥力作用将会有两种自然稳态,也就是电子在1、3或2、4的位置上,将这样两个态编码为“0”和“1”即为一个计算比特单元。根据这种元胞结构的真值表以及改变排列方式,可以实现基本电路器件和逻辑门功能。

量子点元胞自动机的实现方案有半导体量子点、金属量子点和分子电子等。以半导体量子点为例,在砷化镓和砷化镓铝的二维电子气(two-dimensional electron gas; 2DEG)层上,通过调整外加电极结构和施加电压,就可以限制住4个量子点区域并调节电压控制两个额外电子,然后通过进一步调节电极电压影响量子点内的电子分布,这样就实现了元胞自动机的功能。

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