[发明专利]一种纯量子逻辑电路

说明书

本发明涉及一种纯量子逻辑电路。本发明包括纯量子逻辑非门计算电路、高压域输出纯量子逻辑计算非门电路、全压域输出纯量子逻辑计算非门电路，三组电路均在欧几里德空间中构建，均包括负载管、驱动管和电源。采用高质量本征GaN基底上外延生长InGaN/GaN/InGaN/AlGaN/InGaN双势垒单量子阱异质结结构的Franz‑Keldysh振荡二极管为负载管；本发明可以与传统逻辑算法相结合，实现物联网+云计算平台大数据的超高速搜索，即将这种纯量子逻辑算法作为顶层搜索算法，极速确定云端大数据库中预搜索数据集合，从而剔除冗余搜索；将传统逻辑算法作为底层算法用于在预搜索数据集合中搜索确定元素。

技术领域

本发明属于纯量子逻辑计算电路技术领域，涉及一种纯量子逻辑电路。

背景技术

迄今为止，国际上的各种逻辑运算单元电路，包括最新的单电子晶体管量子逻辑门电路的逻辑运算均为100％确定性逻辑运算，其中的确定性量子逻辑为不完全或者不纯量子逻辑。如果采用这种确定性逻辑单元电路设计实现人脑决策思维，需要先用大量的逻辑门电路和其他集成元器件匹配构建各种拟神经元，然后用所构建的各种拟神经元匹配构建复杂的拟神经元网络，其电路规模庞大，体积重量大，可靠性差，制作成本高昂，逻辑功能也比较简单，难以用简单的电路结构来实现复杂人脑思维的计算机。

在开展量子阱异质结二极管的研究过程中发现，当采用具有自发极化效应和压电极化效应的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体设计实现一维量子阱异质结二极管时，在一定器件结构下，采用半导体虚拟工厂软件TCAD所设计器件制作的向一维量子阱异质结二极管可能展示出在电压域较高偏置电压范围的连续电流振荡特性，该电学振荡特性对应的量子阱中束缚态能级特征与光学Franz-Keldysh振荡对应的量子阱中束缚态能级特征一致，故此，称这种电流振荡为电学Franz-Keldysh振荡，简称(FKO)；而具有这种电流振荡特性的二极管称为Franz-Keldysh振荡二极管，简称FKOD。

针对现有电子逻辑、光子逻辑及量子逻辑计算电路逻辑计算结果的完全确定性特点，基于金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)或者高电子迁移率晶体管(HEMT)和一种电压域振荡二极管——电学Franz-Keldysh振荡二极管(EFKOD)伏安特性之间的驱动——负载匹配，可以获得不同于具有逻辑计算结果完全确定特点的已有各类逻辑计算电路的纯量子逻辑计算电路：即量子计算的结果与量子力学的不确定性原理相一致，既具有确定性，又具有不确定性，确定性与不确定性矛盾统一，必然性与偶然性矛盾统一的特点的量子逻辑计算电路。

发明内容

本发明的目的就是提供一种纯量子逻辑电路。

本发明包括纯量子逻辑非门计算电路、高压域输出纯量子逻辑计算非门电路、全压域输出纯量子逻辑计算非门电路，三组电路均在欧几里德空间中构建，均包括负载管、驱动管和电源；

所述的低压域输出纯量子逻辑非门计算电路的负载管为Franz-Keldysh振荡二极管；驱动管采用电流参数匹配的增强型NMOSFET或者增强型HEMT，电源选用电压可调直流或者脉冲电源。

所述的高压域输出纯量子逻辑计算非门电路的负载管为Franz-Keldysh振荡二极管；驱动管采用电流参数匹配的增强型PMOSFET，电源选用电压可调直流或者脉冲电源。

所述的全压域输出纯量子逻辑计算非门电路采用电流参数匹配的CMOS非门作为驱动管，驱动管互补驱动串联的两个负载管，两个负载管为Franz-Keldysh振荡二极管，电压可调直流或者脉冲电源作为电源，且电源电压最大值低于串联的两个Franz-Keldysh振荡二极管的阻断电压之和条件下。

所述的Franz-Keldysh振荡二极管采用高质量本征GaN基底上外延生长InGaN/GaN/InGaN/AlGaN/InGaN双势垒单量子阱异质结结构。