基于正Davio判决图的可逆逻辑综合理论及其实现方法的研究

可逆逻辑本身独有的可逆性导致基于可逆逻辑的电路具有超低功耗的显著优势，同时也是实现量子通信与量子计算机的基础，因此引起了广泛的重视。可逆逻辑综合是实现可逆电路最重要的步骤之一，直接影响生成电路的性能与成本，是该领域中最急待解决的问题。该项目旨在提出新方法快速完成可逆逻辑综合及生成优化电路。针对目前可逆逻辑综合中存在的耗时过长与生成的可逆电路代价过高的问题，理论分析可逆逻辑综合过程中耗时与代价问题，研究使用判决图形式综合可逆逻辑电路的理论基础，建立变量展开次序对生成电路性能影响的理论模型，计算最佳展开顺序，建立有限完备的判决图模板，通过模板匹配方式自动产生门代价与量子代价尽可能小的优化电路。由于该技术能产生下一代新型超低功耗电路结构并奠定量子计算的硬件基础，形成自主核心知识产权，该项目研究对于微电子行业与高性能计算的发展具有十分重要的意义。

该项目对于可逆逻辑综合中的科学问题进行了系统研究，并取得了一定成果。可逆逻辑本身独有的可逆性导致基于可逆逻辑的电路具有超低功耗的显著优势，同时也是实现量子通信与量子计算机的基础。可逆逻辑综合是实现可逆电路最重要的步骤之一，直接影响生成电路的性能与成本，是该领域中最急待解决的问题。通过该项目实施，对可逆逻辑综合进行系统理论分析，研究了综合理论上可获得的最优电路所需的门数与量子代价，建立了一套能一一对应不同类型PDD节点的完备可逆电路模板，根据给定的布尔描述优化PDD，通过模板匹配方式自动产生门代价与量子代价尽可能小的优化电路，提出了级联由各PDD 节点产生的部分可逆电路生成最终可逆逻辑电路的方法。同时，项目组还设计了可逆加法器和乘法器结构，研究了具有可测试性的通用TOFFOLI门结构，提出了发现单固定错误的算法。在该项目执行过程中，发表了SCI/EI检索论文13篇，申请发明专利3项，培养研究生4人。