[发明专利]一种可逆逻辑电路及其操作方法

权利要求书

1.一种可逆逻辑电路，其特征在于，包括：阻变单元、字线和位线；

所述字线与所述位线相互垂直；

所述阻变单元的正极与字线相连，所述阻变单元的负极与位线相连，每条字线和每条位线之间由一个所述阻变单元连接；

所述阻变单元的正极作为第一输入端用于施加逻辑操作电压或者接地，所述阻变单元的负极作为第二输入端用于施加逻辑操作电压或者接地；

所述阻变单元具有四级电阻态；

在所述第二输入端施加第一操作电压V1，所述第一输入端接地，所述阻变单元具有第一级电阻态，记为00态；

当所述阻变单元处在00态时，在所述第一输入端施加第二操作电压V2，所述第二输入端接地，所述阻变单元具有第二级电阻态，记为01态；

当所述阻变单元处在00态时，在所述第一输入端施加第三操作电压V3，所述第二输入端接地，所述阻变单元具有第三级电阻态，记为10态；

当所述阻变单元处在00态时，在所述第一输入端施加第四操作电压V4，所述第二输入端接地，所述阻变单元具有第四级电阻态，记为11态；

各逻辑操作电压数值上满足V1＝V4，V2+V3＝V4。

2.如权利要求1所述的可逆逻辑电路，其特征在于，工作时，施加不同逻辑操作电压所述阻变单元发生阻变行为：电流从所述阻变单元所在字线流向所述阻变单元所在位线时，所述阻变单元的电阻值降低；电流从所述阻变单元所在位线流向所述阻变单元所在字线时，所述阻变单元的电阻值升高。

3.一种基于权利要求1所述的可逆逻辑电路实现数据读取功能的操作方法，其特征在于，包括下述步骤：

通过电压方向信号C施加第四操作电压V4；若C＝0，则在所述第一输入端施加第四操作电压V4，所述第二输入端接地；若C＝1，则在所述第二输入端施加第四操作电压V4，所述第一输入端接地；

在所述第一输入端施加电压Vread，所述第二输入端接地，检测电路中的电流大小实现所述阻变单元中数据的读取；

其中，Vread的电压幅值不超过50mV。

4.如权利要求3所述的操作方法，其特征在于，当检测的电流值依次从小到大，所述阻变单元分别处在00态、11态，对应读取结果分别为0、1。

5.一种基于权利要求1所述的可逆逻辑电路实现数据读取功能的操作方法，其特征在于，包括下述步骤：

在所述第二输入端施加第一操作电压V1，所述第一输入端接地，所述阻变单元处于00态；

通过电压方向信号C施加操作电压信号；若C＝0，则在所述第一输入端施加操作电压信号B，所述第二输入端施加操作电压信号A；若C＝1，则在所述第一输入端施加操作电压信号A，所述第二输入端施加操作电压信号B；

若A＝1，根据电压选择信号S选择非0电压；若A＝0，接地；

若B＝1，根据电压选择信号S选择非0电压；若B＝0，接地；

若S＝1，施加第四操作电压V4；若S＝0，施加第三操作电压V3；

在所述第一输入端施加电压Vread，所述第二输入端接地，检测电路中的电流大小实现所述阻变单元中数据的读取；

其中，Vread的电压幅值不超过50mV。

6.如权利要求5所述的操作方法，其特征在于，当检测的电流值依次从小到大，所述阻变单元分别处在00态、01态、10态、11态，对应读取结果分别为00、01、10、11。

7.一种基于权利要求1所述的可逆逻辑电路实现单输入NOT可逆逻辑功能的操作方法，其特征在于，包括下述步骤：

赋予电压方向信号C以逻辑输入值p；

若逻辑输入p＝0，则C＝0，在所述第一输入端施加第四操作电压V4，所述阻变单元所在位线接地，所述阻变单元阻变至11态，输出记为逻辑“1”；

若逻辑输入p＝1，则C＝1，在所述第二输入端施加第四操作电压V4，所述阻变单元所在字线接地，所述阻变单元阻变至00态，输出记为逻辑“0”。

8.一种基于权利要求1所述的可逆逻辑电路实现二输入C-NOT可逆逻辑功能的操作方法，其特征在于，包括下述步骤：

赋予电压方向信号C、操作电压信号A、操作电压信号B和电压选择信号S以逻辑输入值，即C＝p，A＝p，B＝q，S＝p；

若逻辑输入为p＝0且q＝0，此时A＝0，B＝0，C＝0，S＝0，所述第一输入端和所述第二输入端均接地，所述阻变单元阻变至00态，输出记为逻辑“00”；

若逻辑输入为p＝0且q＝1，此时A＝0，B＝1，C＝0，S＝0，所述第一输入端施加第三操作电压V3，所述第二输入端接地，所述阻变单元阻变至10态，输出记为逻辑“01”；

若逻辑输入为p＝1且q＝0，此时A＝1，B＝0，C＝1，S＝1，所述第一输入端施加第四操作电压V4，所述第二输入端接地，所述阻变单元阻变至11态，输出记为逻辑“11”；

若逻辑输入为p＝1且q＝1，此时A＝1，B＝1，C＝1，S＝1，所述第一输入端施加第四操作电压V4，所述第二输入端施加第三操作电压V3，所述阻变单元阻变至为01态，输出记为逻辑“10”。