与比特存储匹配的弹道可逆门：利用磁通子实现高效 CNOT 门的方案

在 CMOS 晶体管缩放接近尾声之际，人们正在寻求新的计算技术，与此同时，超导数字逻辑即单磁通量子（SFQ）逻辑允许极高效率的门，这与即将到来的转型相关。在本工作中，我们提出了一种称为可逆磁通子逻辑（RFL）的可逆逻辑，包括门仿真与原理图。广义上它关联于 SFQ 逻辑，但依赖于（近似）可逆的门动力学，并有望比逻辑上不可逆的传统 SFQ 具有更高效率。我们的门使用磁通子，一种在无阻尼长约瑟夫森结（LJJ）中具有拓扑粒子特性的 SFQ。组成约瑟夫森结（JJs）的集体动力学实现了磁通子在 LJJ 内的弹道运动，以及磁通子在 JJ 电路门中的良好能量保持。对于状态改变，门在不同 LJJ 间界面处的共振散射中诱导磁通子极性切换。关联于磁通子在 LJJ 中的弹道性质，这些门几乎理想地仅由数据磁通子动量供能，与传统阻尼逻辑门由偏置连续供能形成鲜明对比。首先介绍了基本的恒等和 NOT 门。然后讨论了双比特门，包括 IDSN 门，其实际上允许超过 4 个输入状态的低磁通子数输入。数字 CNOT 作为双比特可逆超导门的重要里程碑，被规划为核心结果。它使用存储与发射门来停止并随后路由磁通子。存储与发射门的这种使用允许时钟控制的 CNOT 门及内部同步。该数字 CNOT 门相对于传统不可逆门可实现高效率，并展示了 IDSN 作为可逆门原语的有用性。