quantum dot cellular automata
Recently Published Documents





Electronics ◽  
2022 ◽  
Vol 11 (2) ◽  
pp. 276
Yuri Ardesi ◽  
Giuliana Beretta ◽  
Marco Vacca ◽  
Gianluca Piccinini ◽  
Mariagrazia Graziano

The molecular Field-Coupled Nanocomputing (FCN) is a promising implementation of the Quantum-dot Cellular Automata (QCA) paradigm for future low-power digital electronics. However, most of the literature assumes all the QCA devices as possible molecular FCN devices, ignoring the molecular physics. Indeed, the electrostatic molecular characteristics play a relevant role in the interaction and consequently influence the functioning of the circuits. In this work, by considering three reference molecular species, namely neutral, oxidized, and zwitterionic, we analyze the fundamental devices, aiming to clarify how molecule physics impacts architectural behavior. We thus examine through energy analysis the fundamental cell-to-cell interactions involved in the layouts. Additionally, we simulate a set of circuits using two available simulators: SCERPA and QCADesigner. In fact, ignoring the molecular characteristics and assuming the molecules copying the QCA behavior lead to controversial molecular circuit proposals. This work demonstrates the importance of considering the molecular type during the design process, thus declaring the simulators working scope and facilitating the assessment of molecular FCN as a possible candidate for future digital electronics.

2022 ◽  
Vol 97 ◽  
pp. 107638
Arindam Sadhu ◽  
Kunal Das ◽  
Debashis De ◽  
Maitreyi Ray Kanjilal

Н. Патак ◽  
Н. К. Мисра ◽  
Б. К. Бхои ◽  
С. Кумар

По сравнению с полевыми транзисторами, имеющими структуру «металл–оксид–полупроводник» (МОП-структура), клеточные автоматы на квантовых точках, или квантовые клеточные автоматы QCA (quantum-dot cellular automata) обеспечивают большие преимущества. В статье рассмотрена реализация с помощью технологии QCA цифровых схем, таких как полный сумматор, мультиплексор, сумматор с запоминанием переноса, сумматор с переключением переноса, сумматор с пропуском переноса, и устройство быстрого сдвига для получения надежной архитектуры устройств в области наноэлектроники. Цель состоит в том, чтобы получить концептуальную схему для оптимизации QCA конструкций с использованием копланарных ячеек, что является достаточно гибким решением для использования при конструировании сложных систем. В результате этого синтеза получены новые конструкции, которые пригодны для создания наноэлектронных схем. Для проверки цифровых схем в синтезированных конструкциях, представленных в этой статье, использовался пакет разработки и моделирования QCADesigner. Среда моделирования QCA использована для верификации конструкций, определения параметров, и выполнения цифровых вычислений. Главная цель этой работы состоит в разработке конструкции робастного сумматора в терминах ограниченной площади ячейки, и других стоимостных элементов. Использован копланарный метод для построения QCA топологии различных сумматоров, который является более эффективным и компактным. Результаты сравнения показали, что использование новых цифровых конструкций обеспечивает лучшие результаты, и обеспечивает более надежную архитектуру, по сравнению с существующими конструкциями.

2021 ◽  
Vol 11 (24) ◽  
pp. 12157
Mohsen Vahabi ◽  
Pavel Lyakhov ◽  
Ali Newaz Bahar ◽  
Khan A. Wahid

The miniaturization of electronic devices and the inefficiency of CMOS technology due to the development of integrated circuits and its lack of responsiveness at the nanoscale have led to the acquisition of nanoscale technologies. Among these technologies, quantum-dot cellular automata (QCA) is considered one of the possible replacements for CMOS technology because of its extraordinary advantages, such as higher speed, smaller area, and ultra-low power consumption. In arithmetic and comparative circuits, XOR logic is widely used. The construction of arithmetic logic circuits using AND, OR, and NOT logic gates has a higher design complexity. However, XOR gate design has a lower design complexity. Hence, the efficient and optimized XOR logic gate is very important. In this article, we proposed a new XOR gate based on cell-level methodology, with the expected output achieved by the influence of the cells on each other; this design method caused less delay. However, this design was implemented without the use of inverter gates and crossovers, as well as rotating cells. Using the proposed XOR gate, two new full adder (FA) circuits were designed. The simulation results indicate the advantage of the proposed designs compared with previous structures.

2021 ◽  
Nishattasnim Liza ◽  
Dylan Murphey ◽  
Peizhong Cong ◽  
David W. Beggs ◽  
Yuihui Lu ◽  

Abstract Mixed-valence compounds may provide molecular devices for an energy-efficient, low-power, general-purpose computing paradigm known as quantum-dot cellular automata (QCA). Multiple redox centers on mixed-valence molecules provide a system of coupled quantum dots. The configuration of mobile charge on a double-quantum-dot (DQD) molecule encodes a bit of classical information robust at room temperature. When arranged in non-homogeneous patterns (circuits) on a substrate, local Coulomb coupling between molecules enables information processing. While single-electron transistors (SETs) and single-electron boxes (SEBs) could provide low-temperature solutions for reading the state of a 1-nm-scale molecule, we propose a room-temperature read-out scheme. Here, DQD molecules are designed with slightly dissimilar quantum dots. Ab initio calculations show that the binary device states of an asymmetric molecule have distinct Raman spectra. Additionally, the dots are similar enough that mobile charge is not trapped on either dot, allowing device switching driven by the charge configuration of a neighbor molecule. A technique such as tip-enhanced Raman spectroscopy (TERS) could be used to detect the state of a circuit comprised of several QCA molecules.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document