[論文レビュー] Unconventional Logic Elements on the Base of Topologically Modulated Signals

Guennadi A. Kouzaev, Igor Nazarov+1 more|ArXiv.org|Nov 25, 1999

Aerospace, Electronics, Mathematical Modeling参考文献 13被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、トポロジカルに変調された電磁界信号に基づく、従来のものとは異なる論理素子の新規クラスを提案する。これにより、被動回路を用いて、サブピコ秒スケールの空間的論理演算が可能になる。電磁界パルスの空間的トポロジーにデジタル情報をエンコードすることにより、超高速で多値信号処理への道筋が示され、トポロジカルな信号変調に基づく三次元的超高密度集積回路アーキテクチャの可能性が示唆される。固体およびマイコンスケール回路における信号遅延効果の分析が行われている。

ABSTRACT

The paper presents new results in the field of super high-speed and multi-valued signal processing. Writting digital information into spatial structures (topological charts) of electromagnetic field pulses allows to use passive circuits for fulfillment several subpicosecond spatial logical operations. This is confirmed by analysis of several physical effects in solids and micron circuits, which influence on time delay of signals. A subpicosecond circuit for spatially modulated signal switching is considered. An analogy between electromagnetic mode physics and several aspects of quantum mechanics is studied. On this base a new digital multi-valued device for spatially modulated signal processing is suggested and modeled. A conclusion on possibility to design a new threedimensional architecture of super-density IC has been made.

研究の動機と目的

• 電磁界信号の空間的トポロジカル変調に基づく、超高速処理を目的とした非従来型論理素子の探求。
• 従来のデジタル論理がサブピコ秒スイッチング速度と多値信号処理を達成する上で抱える制限の解消。
• トポロジカル信号エンコーディングを通じて、被動回路による空間的論理演算の可能性の調査。
• 空間的変調信号処理を目的とした新しいデジタル多値デバイスのモデル化と提案。
• トポロジカル信号変調に基づく三次元的超高密度集積回路アーキテクチャの可能性の評価。

提案手法

• 振幅や位相ではなく、電磁界パルスの空間的トポロジー（トポロジカルチャート）にデジタル情報をエンコードする。
• サブピコ秒スケールの時間領域で、被動回路を用いて空間的論理演算を実行する。
• 特にトポロジカル変調に関連して、固体およびマイコンスケール回路における信号遅延に影響を与える物理的効果の分析。
• 論理素子の設計を支援するために、電磁モードの物理学と量子力学的現象との類似性を活用する。
• トポロジカルエンコーディングを用いた、空間的変調信号のスイッチングに適したサブピコ秒回路のモデル化。
• トポロジカル信号処理の原則に基づく、新しい三次元的アーキテクチャの集積回路の提案。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 電磁界パルスの空間的トポロジーを用いて、デジタル情報が効果的にエンコードされ、処理可能か？
• RQ2 トポロジカル変調を通じて、被動回路がどのようにサブピコ秒スケールの空間的論理演算を可能にするか？
• RQ3 固体およびマイコンスケール回路における物理的効果が、トポロジカル変調システムの信号遅延にどのように影響を与えるか？
• RQ4 電磁モードの物理学と量子力学の類似性が、新規論理素子の設計をどの程度支援するか？
• RQ5 トポロジカルに変調された信号を用いた、三次元的超高密度集積回路アーキテクチャは実現可能か？

主な発見

• 本稿では、電磁界信号の空間的トポロジカル変調が、被動回路を用いてサブピコ秒スケールの論理演算を可能にすることを実証した。
• 固体およびマイコンスケール回路における信号遅延効果の分析から、トポロジカル変調下でも高速動作が可能であることが判明した。
• 空間的変調信号のスイッチングに適した、機能的なサブピコ秒回路がモデル化され、提案された。
• 電磁モードの物理学と量子力学的現象との類似性が、新規論理素子の設計を支援する要因であることが同定された。
• 研究は、トポロジカル信号処理に基づく、理論的に可能である新しい三次元的超高密度集積回路アーキテクチャに結論づけた。
• 提案されたアプローチは、多値信号処理を支援し、2値デジタル論理を超える道筋を示している。