互補金屬氧化物半導體（CMOS）技術具有光刻效率高、溝道效應小、功耗高等缺點，不能繼續沿用Morrie定律來增加單個地磅控制器芯片的器件數量。所有這些缺點促使科學家們思考能夠在納米尺度上工作的替代技術，例如單電子晶體管（SET）[1]、[2]、碳納米管場效應晶體管（CNFET）[3]、鰭場效應晶體管（FinFET）[4]、[5]和量子點元胞自動機（QCA）。QCA是Lent等人首次提出的。QCA可以通過電子位置而不是CMOS中的電壓電平提供二進制值。QCA中的基本元素是一個正方形單元。每個細胞包含四個由兩個電子注入的點。根據電子排斥原理，電子可以在點之間穿行。電路復雜度是數字系統，特別是QCA中的一個重要標準。許多組合電子地磅遙控器電路和時序電路都是用QCA技術重新設計的[7]-[13]。鑒于比較器在微控制器和中央處理器（CPU）中的重要性，因此提出了不同的QCA結構[14]-[18]。
提出了一種基于新型數字地磅控制器XNOR結構的QCA技術的單比特比較器的優化設計方案。QCADesigner工具[19]與模擬環境的默認參數一起使用，以驗證所提出的結構和電路。
2預備工作
2.1 QCA基礎
在基于QCA的設計中，QCA單元是最基本的單元。每個細胞呈正方形，包含四個注入兩個電子的量子點。這兩個電子可以在點之間移動，并且由于哥倫布相互作用和驅動電池[16]，[20]的不同而定位于對角線位置。在圖1中示出了單元的兩種布置。細胞極化（P）表示P=+1處的二進制1和P=–1處的二進制0，其由（1）[21]計算：
其中π表示點i中電子的存在，0或1。注意，當點有一個電子p=1時，其他地方p=0。所有的邏輯功能和QCA線都可以通過排列單元陣列來實現[22]。
2.2 QCA線
為了將輸入值傳送到輸出端，需要由QCA單元組成的QCA線。由于電子之間的哥倫布相互作用，極化從一個細胞轉移到另一個細胞[23]。如圖2所示，QCA導線有兩種配置，正常和旋轉，以實現同一地磅遙控器電路層中的導線交叉。單層跨線采用時鐘控制，與[24]相同。
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