محاسبات کوانتومی، روش جدیدی از پردازش اطلاعات است که بر مبنای مفاهیم مکانیک کوانتومی بنا شده و منجر به رخدادهای عجیب و قدرتمندی در حوزه کوانتوم می شود. سنتز منطقی مدارهای کوانتومی به فرایند تبدیل یک گیت داده شده کوانتومی به مجموعه ای از گیت ها با قابلیت پیاده سازی در تکنولوژی های کوانتومی اطلاق می شود. از معروف ترین روش های سنتز منطقی CSD و QSD هستند. هدف اصلی این مقاله، ارائه یک روش سنتز منطقی چندهدفه ترکیبی از دو روش فوق در مدل مداری محاسباتی با هدف بهینه سازی معیارهای ارزیابی است. در این روش پیشنهادی، فضای جوابی از ترکیب های مختلف روش های تجزیه CSD و QSD ایجاد می شود. فضای جواب ایجادشده، یک فضا با اندازه نمایی بسیار بزرگ است. سپس با استفاده از یک رهیافت پایین به بالا از روش حل برنامه ریزی پویای چندهدفه، روشی ارائه می شود تا تنها بخشی از کل فضای جواب، برای یافتن مدارهایی با هزینه های بهینه پرتو جستجو شوند. نتایج به دست آمده نشان می دهند که این روش، موازنه ای بین معیارهای ارزیابی ایجاد می کند و پاسخ های بهینه پرتو متعددی تولید کرده که با توجه به تکنولوژی های مختلف کوانتومی می توانند انتخاب شوند.

تئوری کوانتومی برای یک مدار الکتریکی مزوسکوپی LC با بار گسسته بررسی شده است. با در نظر گرفتن نظریه کالدیرلا - کانای در مطالعه سیستم های اتلافی مکانیک کوانتومی، جریان ماندگاری و طیف انرژی یک مدار الکتریکی کوانتومی مزوسکوپی LC دارای مقاومت  Rتحت تاثیر یک میدان خارجی وابسته به زمان محاسبه شده است.

دینامیک کوانتومی یک ذره باردار در زنجیره ای نامتناهی از چاههای کوانتومی یک بعدی در تقریب مدل بستگی قوی، تحت تاثیر یک میدان خارجی وابسته به زمان بررسی شده است. ارتباط بین هامیلتونی چنین ذره ای با هامیلتونی مدارهای کوانتومی مزوسکوپی با بار گسسته روشن گردیده و بر این اساس جریان ماندگاری برای یک حلقه کوانتومی بدون اتلاف محاسبه شده است.

در این مقاله ابتدا به تعریف یک معماری بهینه برای FPGA با استفاده از روش های دقیق پرداخته شده و برای نیل به این هدف، جایابی و مسیریابی بهینه با استفاده از برنامه ریزی خطی به طور دقیق تعریف شده است. پس از بازتعریف معماری داخل سلول های منطقی، مدارهای کوانتومی توسط یک الگوریتم مکاشفه ای با هدف استفاده حداکثری از منابع داخل سلول های منطقی و کاهش تاخیر مسیرهایی که کیوبیت ها در مدار طی می کنند، افراز می شوند. نتایج به دست آمده پس از تعریف معماری FPGA نشان می دهد که تاخیر مسیرهای بحرانی در برخی مدارهای کوانتومی به کمتر از نصف کاهش می یابد و تعداد کانال های مصرف شده برای مسیریابی در معماری جدید تا حد قابل توجهی کاهش یافته است. همچنین نتایج نشان می دهد افزایش تعداد ورودی های سلول های منطقی از 12 کیوبیت به 4 کیوبیت، می تواند تعداد کانال های مصرفی و تاخیر مدارها را تا حد زیادی کاهش دهد.

یک مدل محاسباتی کاملا کوانتومی که بر مبنای دو مفهوم درهم تنیدگی کوانتومی و اندازه گیری کوانتومی ارائه شده است، مدل محاسباتی کوانتومی یک طرفه (1WQC) نام دارد. محاسبات در مدل 1WQC با الگوهای اندازه گیری نمایش داده می شوند. به منظور نمایش بهتر الگوهای مربوط از گراف درهم تنیدگی استفاده می شود که این گراف به همراه مجموعه کیوبیت های ورودی و خروجی آن، هندسه الگو نامیده می شود. تکنیک هایی به منظور بهینه سازی الگو های حاصل از یک مدار کوانتومی در مدل 1WQC ارائه شده است. در کارهای پیشین از مدل 1WQC به منظور بهینه سازی مدارهای کوانتومی استفاده شده است. یک مدار کوانتومی (اولیه) به الگوهای 1WQC تبدیل شده و بهینه سازی های ارائه شده در این مدل بر روی آن با استفاده از مجموعه قوانین بازنویسی به صورت ترتیبی بر روی گراف درهم تنیدگی حاصل از الگوی مربوط انجام شده و آن را ساده می کرد. سپس الگوی ساده شده مجددا به مدار کوانتومی (ثانویه) تبدیل می گردید. در این مقاله روش های قبلی برای بهینه سازی مدارات کوانتومی با استفاده از مدل 1WQC بهبود داده می شود. در روش جدید به منظور بهینه سازی الگوی 1WQC حاصل از مدار کوانتومی، بر خلاف روش های گذشته از هیچ یک از قوانین بازنویسی به منظور ساده سازی الگو استفاده نشده و سعی شده است که تنها با بررسی هندسه الگو، تکنیک های بهینه سازی به صورت همزمان الگوی مربوط را ساده کنند. پس از اجرای عملیات بهینه سازی، الگوی مربوطه مجددا به مدار کوانتومی تبدیل می شود و با کاهش کیوبیت های کمکی ساده تر می شود. نتایج نشان می دهد معیارهای هزینه مدار کوانتومی در روش جدید در مقایسه با روش های پیشین کاهش یافته است.

سنتز مدارهای کوانتومی به فرایند تبدیل یک گیت داده شده کوانتومی به مجموعه ای از گیت ها با قابلیت پیاده سازی در تکنولوژی های کوانتومی اطلاق می شود. در تحقیقات پیشین، روشی با عنوان BQD برای سنتز مدارهای کوانتومی با استفاده از ترکیبی از دو روش مشهور سنتز مدارهای کوانتومی با نام CSD و QSD معرفی شده است. در این مقاله، یک روش بهبودیافته با تغییر BQD با نام IBQD معرفی می شود. روش IBQD یک روش پارامتری است و در مقایسه با روش های سنتز CSD، QSD و BQD فضای جستجوی بزرگ تری را برای یافتن بهترین جواب از لحاظ معیارهای مختلف سنتز مداری جستجو می کند. توابع هزینه روش IBQD از لحاظ معیارهای مختلف سنتز بر حسب پارامترهای روش پیشنهادی محاسبه و به منظور یافتن جواب های بهینه با توجه به این توابع هزینه، مساله سنتز IBQD به صورت مدل بهینه سازی مقید تعریف می شود. نتایج نشان می دهد که روش پیشنهادی، کمترین هزینه کوانتومی را برای حالت خاص سنتز چهار کیوبیتی در بین سایر روش ها به دست می آورد. همچنین برای اولین بار هزینه عمق مداری برای روش های سنتز CSD، QSD، BQD و روش پیشنهادی مورد ارزیابی قرار گرفته و نتایج نشان می دهد که IBQD موازنه ای را بین هزینه کوانتومی و عمق مداری در مدارهای کوانتومی سنتزشده برقرار می کند.

مدارهای مالتی پلکسر و دی مالتی پلکسر از اساسی ترین مدارها در ساخت سخت افزارهای پیچیده به شمار می آیند و بنابراین افزایش کارایی آنها اهمیت بسیاری دارد. یکی از مواردی که در سال های اخیر توجه محققان را به خود جلب کرده است طراحی مدارهایی با توان پایین است. استفاده از منطق برگشت پذیر در طراحی مدار باعث کاهش اتلاف توان و کاهش توان مصرفی آن می شود و همچنین استفاده از منطق سه مقداری نیز باعث کارایی بهتر، کاهش توان مصرفی و افزایش تحمل پذیری اشکال در مدارهای برگشت پذیر می گردد. در این مقاله مدارهای مالتی پلکسر و دی مالتی پلکسر کوانتومی برگشت پذیر سه مقداری را ارائه داده ایم و در طراحی آنها از دروازه های برگشت پذیر سه مقداری Controlled Feynman و Shift استفاده کرده ایم. مدارهای ارائه شده در این مقاله در مقایسه با طرح های پیشین عملکرد بهتری دارد و مقدار بهبود گزارش شده است.

در این مقاله، ما یک سامانه ی درهم تنیده دو کیوبیت ابررسانای یکسان را مدل سازی می کنیم که در آن اتصالات جوزفسون با یک خازن ثابت جفت شده اند. این جفت شدگی خازن با اتصالات جوزفسون بدلیل افزایش همدوسی و بی اثر کردن اثرات واهمدوسی در سامانه افزوده شده است. برای درک بهتر از حالت سامانه با بهره گیری از تئوری محاسبات کوانتومی رفتارهای کیفی درهم تنیدگی، همدوسی و مقایسه بین آن ها در این مدل بصورت عددی مورد بررسی قرار گرفت. مشاهده شد برای افزایش انرژی جفت شدگی بین دو کیوبیت، حدی برقرار است و فراتر از آن باعث تضعیف عملکرد سامانه خواهد شد. همچنین دیده شد رفتارهای درهم تنیدگی و همدوسی تقریبا مشابه هستند و می توان با راه کارهایی آن ها را در دماهای بالا حفظ کرد. نکته ای قابل توجه این بود که با افزایش انرژی جوزفسون کیوبیت ها، همدوسی و درهم تنیدگی حتی برای دما های بالا نیز افزایش می یابد. همچنین با افزایش انرژی جفت شدگی متقابل بین کوبیت ها، همدوسی و درهم تنیدگی در دماهای بالا حفظ می شود که می توان این نکته را در ساخت منابع درهم تنیدگی لحاظ کرد. افزون براین، تفاوت بین یک سامانه ی با دوکیوبیت همسان و ناهمسان نیز بیان می شود.