Лингвистическое и программное обеспечение автоматизированного проектирования устройств, функционирующих на волновых и квантовых принципах

• Автор: Матвеева, Ирина Витальевна
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 262 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 МЕТОДЫ И СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КВАНТОВЫХ ЦЕПЕЙ

1.1 Фундаментальные основы и основополагающие принципы функционирования квантовых устройств. Ретроспективный взгляд на предметную область

1.2 Основные модельные представления. Квантовая цепь как объект проектирования

1.3 Обзор основных направлений исследования в области синтеза обратимой и квантовой логики
1.4 Принципы построения и примеры реализации систем проектирования квантовых устройств
1.5 Парадигма виртуальности на концептуальном этапе проектирования сред виртуальных инструментов У1сред САПР квантовых устройств
1.6 Выводы

2 АРХИТЕКТУРНЫЕ РЕШЕНИЯ И ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ПОДСИСТЕМЫ САПР

2.1 Краткое введение в основы квантовых вычислений

2.2 Квантовые преобразователи
2.2.1 Однокубитовые квантовые преобразователи
2.2.2 Управляемые условные преобразователи
2.2.3 Семейство преобразователей СЧМОТ.
2.2.4 Библиотеки квантовых преобразователей
2.3 Методы проектирования квантовой цепи
2.4 Преобразование РидаМадлера
2.5 Преобразование к ЛБСнотации
2.6 Архитектура подсистемы Ь4ЗСАЕ
2.7 Выводы
3 ЛИНГВИСТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОДСИСТЕМЫ ГШдСАЭ. МЕТОДИКИ ФОРМИРОВАНИЯ МНОГОУРОВНЕВЫХ СПЕЦИФИКАЦИЙ
3.1 Рекурсивнолексическая методика расстановки квантовых преобразователей для задач автоматизированного проектирования
3.1.1 Лексический анализатор квантовых преобразований
3.1.2 Квантовое преобразование Фурье как символическая конструкция
3.1.3 Лексический анализ трассировки квантовых цепей для задачи перестановки сопряженных коэффициентов дСТ
3.2 Методика минимизации квантовых логических цепей
3.2.1 Критерии оценки квантовой цени
3.2.2 СБС оптимальный синтез квантовой логики
3.2.3 Шаблоны эквивалентных квантовых схем
3.3 Методика имитационного моделирования на реконфигурируемом клеточном автомате
3.3.1 Моделирование квантовой физики на клеточном автомате
3.3.2 Реконфигурируемые клеточные элементы для квантовых преобразователей
3.4 Выводы
4. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ПОДСИСТЕМЫ ЬШдСАЕ
4.1 Маршрут проектирования квантовой цепи
4.2 Интерфейсный модуль подсистемы БЫНдСАЕ
4.3 Информационный фонд подсистемы ГЬГЫдСАО
4.4 Процедуры генерации квантовых цепей
4.5 Процедура генерации квантовых цепей по ПРМ
4.6 Декомпозиция квантовой цепи в архитектуре близкого соседства
4.7 Обеспечение интероперабельности моделей квантовых цепей
4 .8 Процедура проверки корректности трассировки квантовых цепей
4.9 Процедура многопроходной минимизация квантовой цепи
4. Анализ результатов минимизации для контрольных квантовых цепей
4. Виртуальнокластерная архитектура клеточного автомата на плоскостной решетке РККА
4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Следует отметить, описанные особенности объекта проектирования не позволяют использовать известные стандартные пакеты проектирования, возникает необходимость разработки среды проектирования, поддерживающей новые модельные представления. Модель является одним из первых артефактов на протяжении всего процесса проектирования 3. Например, при проектировании РЭА она используется для отображения абстрактной функциональности цепи, архитектуры, без представления деталей с большим акцентом на пространство проблемы. Графические модели, такие как потоковые диаграммы, диаграммы схем, диаграммы макетов могут описывать функциональные возможности с различных точек зрения, позволяя конструктору сосредоточиться только на части модели в каждый момент времени. Архитектурный уровень, на котором цепь выполняет набор действий. Логический уровень, на котором цепь вычисляет набор логических функций. Геометрический уровень, на котором цепь представлена геометрическими сущностями. Возможна и другая классификация классификация по видам. Различные виды представления проекта различаются типом информации, которую они отображают. Поведенческий вид описывает функцию цепи, не зная ее реализации, и проект представляется как черный ящик. Структурный вид сфокусирован на взаимосвязи компонентов частей. Физический вид обусловливается физическими объектами резисторы, транзисторы и т. Процедура синтеза заключается в создании проектного решения описания по заданным требованиям, свойствам и ограничениям. Например, широко используются при проектировании РЭА процедуры синтеза электронных схем по их заданным характеристикам в частотной или временной области. При этом проектирование рассматривается как последовательное решение двух задач выбора структурной схемы, называемого структурным синтезом, и определения параметров ее элементов обеспечивающих требуемые характеристики, называемого параметрическим синтезом. Каждому уровню архитектурному или логическому соответствуют свои задачи синтеза . При этом синтез так же может быть представлен как преобразование между двумя осевыми видами. Зависимости между различными уровнями абстракций и представлениями проекта можно отобразить в виде Удиаграммы рисунок 1. Диаграмма показывает, что тот же самый проект на архитектурном уровне может иметь поведенческое представление и структурное представление. На логическом уровне схема может быть представлена булевыми уравнениями или конечными автоматами в поведенческом представлении, либо как цепь связанных вентилей и триггеров в структурном представлении. Геометрический уровень представлен как транзисторные функции в поведенческом уровне, как микротранзисторы в структурном представлении, а также как топология, ячейки, кристаллы в физическом представлении. Таким образом, модель диаграммы помогает понять различные стадии и степень подробности для представлений проекта. Интерпретация синтеза квантовой цепи в виде диаграммы рисунок 1. Архитектурный уровень на ней описывает компонентную разводку компонент может быть сформирован из одного или более квантовых преобразователей, на унитарном логическом уровне структурный вид показывает разводку квантовых преобразователей, а на физическом уровне представлена возможная реализация квантовой цепи на реальных частицах фотоны. Нас будут интересовать в первую очередь архитектурный и унитарный или логический уровень синтеза, физический уровень на сегодняшний день в этой работе представляется симуляцией физической реализации квантовой цепи в некой абстрактной нанотехнологии, подразумевая, что спецификация на языке квантовой цепи универсальна и возможна реализация данной спецификации в различных нанотехнологиях. В литературе представлены различные подходы к синтезу квантовой цепи , , , 5. Синтез квантовых обратимых цепей может быть условно разделен на две основные подкатегории один из подходов в значительной степени зависит от использования дополнительных i кубитов , , 5, второй подход проектирование цепей только для минимального количества кубитов ,. Более общий квантовый синтез для произвольной квантовой цепи был выполнен для небольшого числа кубитов 9, , , . В этом подходе использован генетический алгоритм для разработки или минимизации квантовой цепи.