4位加法器的構(gòu)建

描述

數(shù)字信條 - 開(kāi)始

你好 ！我的名字是Mayukhmali Das。我目前正在 Jadavpur 大學(xué)攻讀電子和電信工程。眾所周知，克里斯托弗·諾蘭的電影《信條》將于今年上映。它處理時(shí)間反轉(zhuǎn)。現(xiàn)在問(wèn)題出現(xiàn)了；當(dāng)時(shí)間倒轉(zhuǎn)時(shí)，我們的普通計(jì)算機(jī)會(huì)正常工作嗎？答案是-----很可能不是；盡管大多數(shù)門都使用了；現(xiàn)在是基于 Mosfet 的，但我們的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)仍然是不可逆的。這是由于信息的熵。當(dāng)信息通過(guò) And、Or、Xor、Nand 和 Nor 等門時(shí)，信息的熵會(huì)減少。這是因?yàn)橛袃蓚€(gè)輸入，但我們只得到一個(gè)輸出。除了與門、異或門等門之外，邏輯上不可逆。至于輸出 0 ；“與”門可以有 3 種不同的輸入組合。我們知道熵 = nT(ln2) 其中 n 是狀態(tài)數(shù)。因此熵在通過(guò)這些門時(shí)會(huì)減少。所以 ; 在普通計(jì)算機(jī)中，熵沿時(shí)間方向減小。所以在反向時(shí)間；熵將沿時(shí)間方向增加。請(qǐng)記??；在這里，我說(shuō)的是系統(tǒng)的熵，而不是宇宙的熵。因此，我們將時(shí)間箭頭定義為宇宙信息熵減少和熵增加的方向（信息熵的總和+產(chǎn)生的熱量）。使計(jì)算機(jī)反向工作；必須有可逆的邏輯，并且信息熵沒(méi)有變化。那么它就會(huì)變得不那么重要了；時(shí)間是向前還是向后。我用過(guò)CNOT ；Toffoli 和 Pauli-X Gates制作了這個(gè) 4 位加法器。

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我正在為這個(gè)項(xiàng)目使用量子計(jì)算模擬器。我可以通過(guò)Bloch 球體中量子位的不斷 X 旋轉(zhuǎn)來(lái)提供輸入。同時(shí)黑白點(diǎn)的初始區(qū)域表示輸入位。如果我們將兩個(gè)數(shù)字相加；abcd 和 efgh ; 那么輸入是 d, h ( 半加器 ) ; c、g（全加器）；b, f（全加器）；a、e（全加器）分別從上到下。輸出由黑點(diǎn)表示，當(dāng)從下到上讀取時(shí)形成數(shù)字。這只是我項(xiàng)目的開(kāi)始。我的項(xiàng)目 Digital TENET 專注于構(gòu)建一個(gè)時(shí)間可逆的量子微處理器。

考慮添加1011和1010 ；

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這是輸入；10110011 從上到下。所有的初始輸入都是 | 0 > 根據(jù)需要轉(zhuǎn)換成 | 1 > 使用 X 旋轉(zhuǎn)。

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這是我制作的 4 位加法器電路。它使用CNOT ；Toffoli 和 Pauli-X 蓋茨。

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這是輸出；從下到上 10101 ；第一位是最后一個(gè)加法器的進(jìn)位。

讓我們舉一個(gè)不同的例子；讓我們添加 ---- 1001 和 0111 ；

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可以清楚地看到，從下往上讀取時(shí)輸出是10000。

謝謝