بررسی منطق نانو مغناطیس در طراحی مدارهای نانومتریک ابر رسانا

به روز رسانی تغییرات پیش آمده در ساختارهای نانوالکترونیک مبتنی بر شارژ، از طریق تغییر حالت مدارهای منطقی با استفاده از سوئیچینگ fet یا سلولهای کوانتومی بهم جفت شده بصورت بیسیم، انجام می شود. یکی از رویکردهای جایگزین برای این روش های معمول مبتنی بر شارژ، استفاده از منطق نانومغناطیس در حوزه نانوالکترونیک است. اتلاف توان منطق cmos در پیاده سازی با طول گیت کمتر از 10 نانومتر قابل قبول نخواهد بود. منطق qca نیز در دمای نزدیک به صفر درجه کلوین با مشکل انجام عملیات مواجه خواهد شد. نانومغناطیس به عنوان یک تکنولوژی نوید بخش، به دلیل سرعت بالای اجرای دستورالعملها، کمترین میزان اتلاف توان را نسبت به منطق های cmos و qca دارد. منطق نانو منغناطیس می تواند به شکل qca مغناطیسی، جایگزین مناسبی برای منطق cmos باشد. در این تحقیق، محدودیتها و چالشهای منطق cmos و qca را بررسی نموده و منطق نانومغناطیس را به عنوان تکنولوژی جایگزین معرفی می کنیم. در این راستا، منطق تک اسپین ، به عنوان یکی از گزینه های احتمالی معرفی می گردد. اما لزوم وجود محیط های بسیار سرد برای توسعه آن، پیش روی در این مسیر را با مشکل مواجه نموده است. اگرچه منطق نانو مغناطیس به دلیل سرعت بالای اجرای دستورات، اتلاف توان کمتری نسبت به دو منطق دیگر دارد، اما با کنار گذاشتن منطقی مانند qca می تواند به معنی از دست دادن ویژگی های آن باشد. همچنین به دلیل افزایش تعداد دستورات در منطق nml و به دلیل ماهیت ساختاری منطق اسپین، افزایش پیچیدگی محاسباتی را خواهیم داشت. در نتیجه تحمل پذیری خطا پایین می آید. یکی از رویکردهای محاسباتی نوین برای رفع این مشکل در nml استفاده از محاسبات تصادفی است. بنابراین بهترین رویکرد، ترکیب منطق نانومغناطیس با تکنولوژی هایی همچون qca است. در نهایت، تحقق یک ماشین سلولی کوانتومی مغناطیسی ، می تواند از طریق آرایه ماشین های مغناطیسی قابل بازپیکربندی توسعه یابد.

investigating the logic of nanomagnetism in the design of superconducting nanometer circuits

updating the changes in charge-based nanoelectronic structures is done through switching the state of logic circuits using fet switching or wirelessly coupled quantum cells. one of the alternative approaches to these conventional charge-based methods is the use of nanomagnetism logic in the field of nanoelectronics. power loss of cmos logic in implementation with gate length less than 10 nm will not be acceptable. qca logic will also face the problem of operating at a temperature close to zero degrees kelvin. nanomagnetism, as a promising technology, has the lowest amount of power loss compared to cmos and qca logics due to the high speed of instruction execution. nanomagnetic logic can be a suitable alternative to cmos logic in the form of magnetic qca. in this research, we examine the limitations and challenges of cmos and qca logic and introduce nanomagnetism logic as an alternative technology. in this regard, single spin logic is introduced as one of the possible options. but the need for very cold environments for its development has made it difficult to move forward in this direction. although the logic of nanomagnetism has less power loss than the other two logics due to the high speed of executing instructions, but leaving out a logic like qca can mean losing its features. also, due to the increase in the number of instructions in the nml logic and due to the structural nature of the spin logic, we will have an increase in the computational complexity. as a result, error tolerance is reduced. one of the new computational approaches to solve this problem in nml is the use of stochastic calculations. therefore, the best approach is to combine the logic of nanomagnetism with technologies such as qca. finally, the realization of a magnetic quantum cellular machine can be developed through an array of reconfigurable magnetic machines.