بررسی و طراحی سیستم‎های حسابی مقاوم در برابر خطا در آتاماتای سلولی کوانتومی

با پیشرفت روند مجتمع سازی مدارهای دیجیتال محققان علاوه بر کوشش بر روی ارتقا تکنولوژی های موجود به دنبال روش های جدیدی نیز بوده اند. یکی از این ساختارهای جدید که برای کار در دنیای کوانتوم معرفی شده است، آتامای سلولی کوانتومی (qca) است. این ساختار اطلاعات دودوئی را با استفاده از سلولهای کوانتومی که دو حالت پایدار دارند، نمایش می دهد. با استفاده از این سلولها می توان ساختارهایی که برای طراحی مدارهای دیجیتال مورد نیاز هستند مانند سیمها ودریچه های منطقی را ساخت. حذف جریان الکتریکی در این ساختار یکی از دلایل محبوبیت آن است. هنگامی که تراکم مدارها افزایش پیدا می کند، به علت افزایش تعداد قطعات، میزان مصرف مدار و همچنین میزان اتلاف انرژی گرمایی آن افزایش پیدا می کند. این یکی از مشکلات عمده در افزایش تراکم مدارها در تکنولوژی های موجود است. در مدارهای qca به علت عدم وجود جریان الکتریکی، میزان مصرف انرژی به شدت پایین است و همین موضوع امکان متراکم سازی اینگونه مدارها را حتی تا سطح مولکول فراهم می کند. فعالیت های زیادی در چند سال اخیر بر روی چگونگی طراحی و پیاده سازی مدارهای منطقی با استفاده از qca متمرکز شده است. محدودیت فیزیکی در ابعاد نانو باعث غیر قابل اعتماد بودن مکانیزم ساخت مدار در این ابعاد و در نتیجه غیر قابل اطمینان بودن اینگونه مدارها می شود. نرخ خطا در اینگونه مدارها با تکنولوژی های ساخت موجود برای این تکنولوژی نسبت به خطای ساخت در cmos بسیار بالاتر می باشد. با اینکه qca قابلیتهای فراوانی برای ساخت مدار دارد، مشکلاتی نیز در بعضی بخشهای آن وجود دارد که تحقیقات برای رفع آنها در حال انجام است. یکی از این مشکلات، مسئله نرخ خطای بالا در این مدارها است. هر چند راه کارهای زیادی برای کم کردن خطا در اینگونه مدارات پیشنهاد شده ولی این راه کارها عموما در سطح فیزیکی بوده و در سطح سیستم هنوز روش های مورد قبولی ارایه نشده است. در این تحقیق چندین روش پیشنهادی مورد مطالعه قرار گرفته است و سپس روشهایی جهت ارتقا کارکرد روش های قبلی پیشنهاد شده همچنین یک روش جدید پیشنهاد و پیاده سازی شده است که در زیر مختصرا بیان می شود. 1. طراحی در سطح فیزیکی و دریچه با استفاده از دریچه های مقاوم در برابر خطا. 2. طراحی در سطح سیستم با تلفیق روش های بر پایه ریاضیات. 3. طراحی برای رفع مشکلات و خطاهای زمان بندی با استفاده از یک منطق جدید به جای منطق بولی. که در هر کدام مزایا و معایب مورد بررسی قرار گرفته است.