سنتز و پياده‌سازي مدارات برگشت‌پذير با استفاده از سوئيچ تمام‌نوري MZI

در حال حاضر، فناوري VLSI با چالشي جدي روبه‌رو است؛ زيرا رشد نمايي متراكم‌سازي در تراشه‌هاي VLSI و CMOS به حد نهايي خود رسيده است. اتلاف توان در تراشه VLSI به توليد گرما اطلاق مي‌شود كه يك مانع واقعي در برابر فناوري سنتي CMOS است. منطق غير برگشت‌پذير منجر به مشكلاتي از قبيل اتلاف انرژي، توليد گرما، ازدست‌دادن اطلاعات و كندشدن محاسبات مي‌شود. براي حل اين مشكلات، نيازمند يك فناوري جديد هستيم و استفاده از منطق برگشت‌پذير مي‌تواند به حل اين مشكل كمك كند. مدارهاي برگشت‌پذير در بسياري از برنامه‌هاي كاربردي شامل طراحي‌هاي توان پايين، اهميت زيادي دارند. منطق برگشت‌پذير داراي بسياري از كاربردهاي ديگر در چندين فناوري مانند محاسبات كوانتومي، پردازش سيگنال ديجيتال، رمزنگاري، طراحي CMOS توان پايين، فناوري نانو، ترموديناميك و بيوانفورماتيك است و اكثر آنها در حال حاضر تحت تحقيق هستند. يكي از زمينه‌هاي اصلي كه مدارهاي برگشت‌پذير نقشي حياتي در آن دارند، محاسبات نوري است. در ميان رويكردهاي برگشت‌پذير، ثابت شده كه محاسبات نوري مي‌توانند سرعت بسيار بالايي ايجاد كنند؛ زيرا فوتون‌هاي موجود در نور داراي سرعت بسيار بالايي هستند. در كامپيوترهاي نوري نسل آينده، مدارهاي الكتريكي و سيم‌ها توسط تعدادي فيبر نوري جايگزين خواهند شد كه اين سيستم‌ها كارايي بيشتري خواهند داشت؛ زيرا بدون تداخل، ارزان‌تر، سبك‌تر و فشرده‌تر خواهند بود. بر اساس محاسبات نوري، چندين سوئيچ نوري براي كاربردهاي آينده پيشنهاد گرديده كه يكي از اين سوئيچ‌ها سوئيچ ماخ‌زندر است و در اين مقاله به مطالعه رفتار آن و مدارهاي برگشت‌پذيري كه با آن ساخته شده است، پرداخته مي‌شود. در انتها سه گيت برگشت‌پذير تمام‌نوري جديد با نام‌هاي NFT، SRK و MPG مؤثر در طراحي مدارهاي منطقي برگشت‌پذير تمام‌نوري مثل فيپ‌فلاپ‌ها و ديگر مدارهاي ترتيبي برگشت‌پذير تمام‌نوري را معرفي و طراحي مي‌كنيم. همچنين به شبيه‌سازي برخي مدارهاي برگشت‌پذير تمام‌نوري پياده‌سازي شده با سوئيچ ماخ‌زندر مي‌پردازيم و چالش‌هاي شبيه‌سازي و راه حل‌هاي برطرف‌كردن اين مشكلات را ارائه مي‌نماييم.