异步可逆计算揭示：使用弹道移位寄存器
摘要：可逆逻辑相对于所有不可逆逻辑能够提供更低的开关能耗，包括半导体电路中工业开发的逻辑，然而，需要进一步研究以了解可能性。超导逻辑作为不可逆逻辑和可逆逻辑的典型平台，使用流量子来表示位，可逆实现与流量子的能量相比有低能耗的状态转换。在这里，我们模拟了可逆移位寄存器门，其操作仅由输入位驱动。相对于以前的门，增加了存储循环作为一个关键创新，使门具有异步属性，只要保证其顺序明确保留，输入位可以在不同时间到达。移位寄存器通过流极性表示位状态，包括存储位以及弹道输入和输出位。其操作包括在存储位和移动位之间弹性交换流量子。这与一个著名的不可逆移位寄存器相关，此寄存器是在超导流量子逻辑出现之前开发的（使用不可逆门）。在我们的弹道移位寄存器（BSR）的基本设计中，有一个1输入和1输出端口，但我们发现通过扩展可以制作其他异步的弹道门。该门构成了第一个异步的可逆2输入门。最后，为了更好地了解动态过程，我们引入了一个集体坐标模型。我们发现该门可以描述为在两个坐标中运动，受到输入位和初始存储流量子决定的势能的影响。除了有利的异步特性外，该门在能量效率、参数裕度、逻辑深度和速度方面被认为是实用的。
作者：Kevin D. Osborn and Waltraut Wustmann
论文ID：2201.12999
分类：Superconductivity
分类简称：cond-mat.supr-con
提交时间：2023-05-11