[发明专利]基于石墨烯表面等离子激元的SWAP门

说明书

本发明公开了一种基于石墨烯的表面等离子激元的SWAP门，包括基底、缓冲层、第一直波导、第二直波导、第三直波导、第一弧形波导、第二弧形波导、第三弧形波导、第四弧形波导、第一微环谐振腔、第二微环谐振腔、第三微环谐振腔和第四微环谐振腔，四个微环谐振腔形成级联结构，结构简单紧凑，第一直波导、第二直波导、第三直波导、第一微环谐振腔、第二微环谐振腔、第三微环谐振腔、第四微环谐振腔、第一弧形波导、第二弧形波导、第三弧形波导和第四弧形波导在结构上相互配合，满足了石墨烯表面等离激元的传播条件；优点是通过石墨烯表面等离激元实现SWAP门功能，尺寸较小，结构紧凑性强，利于片上集成。

技术领域

本发明涉及一种SWAP门，尤其是涉及一种基于石墨烯表面等离子激元的SWAP门。

背景技术

随着信息科学技术不断发展的推进，计算机芯片的集成度以一年半翻一番的速度快速增长。但是，当集成电路的线宽持续降低到一定程度时，将出现摩尔定律失去作用的问题。而且，由场效应晶体管(FETs)组成的传统布尔型计算机是基于不可逆逻辑运算的。Landauer曾阐述过，对于传统的不可逆逻辑计算，每一比特信息损失因子都会产生ktln₂焦耳的热能（其中k是Boltzmann常数，t是绝对温度）。虽然一比特信息丢失所产生的能量较小，但是随着芯片集成度的不断增长，芯片在处理大量数据时所产的能量时相当大的，从而导致严重的散热问题。

正是出于对上述两点问题的考虑，从而使得基于量子计算的量子可逆逻辑研究吸引着越来越多的学者关注。量子可逆逻辑方案可以实现一对一的映射功能，从对应的输出信号中识别输入信号，这意味着能从每个输入信号判断出一个唯一的输出信号，每个输出信号也可以追踪到一个唯一的输入信号。这种一对一的映射功能使得在不消耗能量和信息丢失的情况下从输出中恢复输入成为可能。因此，量子可逆逻辑在避免散热的同时不擦除任何信息，这对于未来的高速信息处理是非常重要的。

近年来，有大量的量子可逆逻辑电路被提出。SWAP门作为一种常用的可逆逻辑门，在芯片设计很中具有有着广泛的应用前景。当前，使用三个马赫-曾德尔干涉仪以及一定数量的分束器、偏振旋转器和探测器组成的实验装置已经实现SWAP门的功能，但是该装置结构复杂，体积较大，难以片上集成，使用受到限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种尺寸较小，结构紧凑性高，利于片上集成的基于石墨烯表面等离子激元的SWAP门。