یک دسته خاص از کدهای تصحیح خطای کوانتومی، کدهای کانولوشنال می باشند که بر حسب نحوه طراحی به دو دسته کدهای css (calderbank-shor-steane) و non-css تقسیم می شوند. علیرغم اهمیت فراوان کدهای کانولوشنال در تصحیح خطا، فقدان یک مدار کدگذار با قابلیت تحقق پذیری عملی، مانعی جدی در بهره گیری از این کدها می باشد. سه پارامتر در طراحی مدارهای کدگذار کانولوشنال اهمیت دارد؛ میزان حافظه، تعداد سطوح و غیرمخرب بودن کدگذار. در پژوهش های قبلی، grassl و rotteler الگوریتمهایی برای کدگذاریِ کدهای کانولوشنال css و non-css ارائه داده اند. کدگذار حاصل از هر دو الگوریتم در ساختار pearl-necklace بوده که قابلیت تحقق پذیری عملی را ندارد. در این رساله، ابتدا الگوریتمی برای پیاده سازی عملی با کمینه حافظه کدگذارهای pearl-necklace برای کدهای css ارائه می دهیم. سپس الگوریتم را توسعه داده تا بتوان آن را برای کدگذارهای پیچیده تر non-css نیز اعمال کرد. پیچیدگی این الگوریتم ها، بر حسب پارامترهای کد، چند جمله ای است. برای یک کد کانولوشنال مشخص، چندین کدگذار وجود دارد که الگوریتم grassl-rotteler تنها یکی از آنها را می یابد. بنابراین شروع از یک کدگذارِ grassl-rotteler و یافتن تحقق عملی آن کدگذار با کمینه حافظه به کمک الگوریتم ارائه شده در این رساله، لزوماً منجر به کدگذار با کمینه حافظه برای کد مفروض نمی شود.از طرف دیگر الگوریتم grassl-rotteler برای کدهای non-css پیچیدگی نمایی دارد. در ادامه رساله، الگوریتم نوینی برای کدگذاری غیرمخرب کدهای کانولوشنال ارائه می شود. کدگذار حاصل از این الگوریتم در بین تمامی کدگذارهای کد مفروض، میزان کمینه حافظه را مصرف می کند و تعداد سطوح کدگذار بر حسب پارامترهای کد دارای پیچیدگی چند جمله ای است.

طبق قانون moore در سال 2020 اندازه ترانزیستور های روی یک تراشه سیلیکونی به اندازه یک اتم خواهد رسید. چالشی که مطرح خواهد بود این است که در آن زمان به جای قوانین مکانیک کلاسیک، قوانین مکانیک کوانتومی بر رفتار اتم ها حاکم است. بنابراین دانشمندان در سال 1892 پیشنهاد کردند که باید محاسبات را از دنیای کلاسیک کنونی وارد دنیای جدید کوانتومی کرد. محاسبات کوانتومی که دارای قدرت نظری بالایی هستند روی قطعات با ابعاد نانومتری و کوچکتر انجام می شود. اما بر هم کنش سیستم های کوانتومی با محیط بیرون که باعث تغییر ناخواسته اطلاعات می شود، مانعی برای تحقق عملی این سیستم ها محسوب می شود. کدهای تصحیح خطای کوانتومی برای غلبه بر مشکل مذکور طراحی شده اند. یک دسته از این کد ها، که باعث تحولی شگرف در زمینه نظریه تصحیح خطا شدند، کد های پایدارساز بلوکی کوانتومی هستند. هر چند پژوهش های بسیاری درباره مشخصه تصحیح خطای کد های بلوکی انجام شده است ولی تاکنون الگوریتمی برای طراحی بهینه مدار کدگذار این کد ها پیشنهاد نشده است. هدف این رساله بررسی مشخصه های تصحیح خطای کد های بلوکی کوانتومی و پیشنهاد الگوریتم های کارآمد برای کدگذاری کد های بلوکی کوانتومی می باشد. از آنجائیکه اغلب سربار مورد نیاز برای پیاده سازی عملی پروتکل های مخابراتی کوانتومی، تعداد گیت مورد نیاز برای مدار کدگذار می باشد الگوریتم های پیشنهادی کدگذاری با هدف کاهش گیت طراحی شده اند. در ادامه به بررسی دسته ای خاص از کدهای بلوکی کوانتومی، کدهای ldpc کوانتومی می پردازیم. کدهای ldpc کوانتومی در سال 2004 معرفی و ایده آن بر اساس کدهای ldpc کلاسیک بوده است. در این رساله جهت درک بیشتر کدهای ldpc کوانتومی ابتدا ساختار کدهای ldpc کلاسیک و کدبرداری آن ها بررسی شده است. کدبرداری این کدها برخلاف سایر کدهای بلوکی، پیچیدگی خطی دارد. رایج ترین الگوریتم های کدبرداری این کدها، الگوریتم کدبردار انتشار عقیده (bp) است. در گراف کدهای ldpc با طول بلند حلقه های کوتاه وجود دارد. کدبرداری کدهای ldpc حلقه دار توسط الگوریتم bp بهینه نیست. در این رساله، الگوریتمی پیشنهاد داده می شود که مشکل مذکور را تقلیل داده است. در نهایت الگوریتمی برای تولید کدهای ldpc کوانتومی با هدف کاهش حلقه ارائه شده است. کدبرداری کدهای حاصل از الگوریتم پیشنهادی توسط الگوریتم های مبتنی بر تکرار نسبت به کدهای ldpc کوانتومی با ساختار تصادفی، بهبود یافته است.

محاسبات کوانتومی که حاصل ترکیب مکانیک کوانتومی، علوم کامپیوتر و نظریه اطلاعات کلاسیک است از لحاظ نظری دارای قدرت زیادی در زمینه های مختلف پردازش و ارسال اطلاعات می باشد. یکی از جالب ترین ویژگی های مکانیک کوانتومی قابلیت درهم تنیدگی آن است، که نقش مهمی را در اطلاعات و محاسبات کوانتومی ایفا می کند. امروزه اشتراک گذاری حالت درهم تنیده کوانتومی بین یک فرستنده (آلیس) و یک گیرنده دور (باب)، اجرای انتقال از راه دور کوانتومی و کدگذاری فشرده کوانتومی را ممکن می سازد. کدگذاری فشرده کوانتومی یا کدگذاری فوق فشرده که یکی از ویژگی های نو ظهور از محاسبات کوانتومی و یکی از مهمترین شاخه های نظریه اطلاعات کوانتومی می باشد، پروتوکلی است، که آلیس با ارسال تنها یک کیوبیت، دو بیت اطلاعات کلاسیک را به باب مخابره می کند. ایده اساسی آن در این است، که مکانیک کوانتومی اجازه می دهد کدگذاری اطلاعات نسبت به حالت کد کردن کلاسیک اطلاعات، بسیار فشرده تر اتفاق بیفتد. اما در پروتوکل های کدگذاری فشرده کوانتومی کنترل شده به جزء آلیس و باب یک ناظر (کلیف) نیز اضافه می شود. کلیف می تواند ضمن ارسال اطلاعات، درهم تنید گی کانال کوانتومی بین آلیس و باب و همچنین میزان میانگین اطلاعات انتقال داده شده از آلیس به باب را کنترل کند. در این پژوهش، بررسی انواع پروتوکل های کدگذاری فشرده کوانتومی و پیشنهاد الگوریتم های کارآمد برای کدگذاری فشرده کوانتومی کنترل شده، مد نظر می باشد. با توجه به تغییر کیوبیت ها پس از اندازه گیری و عدم وجود عملگر کپی کوانتومی، نظریه محاسبات و اطلاعات کوانتومی اهمیت به سزایی در زمینه کدگذاری یافته است. در الگوریتم های کوانتومی توزیع کلید پیشین، کلید در خلال الگوریتم تولید شده و نمی توان از قبل آن را تعیین کرد. در این پژوهش، ابتدا الگوریتمی برای انتقال محرمانه اطلاعاتِ از پیش تعیین شده، به کمک کیوبیت های در هم تنیده ارائه می گردد. در این الگوریتم، اطلاعات دریافتی توسط استراق سمع کننده از داده ارسالی برابر صفر است و مداخله استراق سمع کننده برکیوبیت های ارسالی، توسط گیرنده آشکار می گردد. سپس از آنجائیکه بررسی های انجام شده در این پژوهش نشان می-دهد میزان منابع لازم برای پیاده سازی عملی طرح های کدگذاری فشرده کوانتومی، تعداد کیوبیت های درهم تنیده مورد نیاز می باشد، و نویز کوانتومی تاٌثیر بیشتری بر روی حالات درهم تنیدگی چند کیوبیتی دارد و حفظ و نگهداری منابع مذکور در پیاده سازی عملی بسیار سخت و دشوار است، بنابراین هر گونه تلاش در جهت کاهش تعداد کیوبیت های حالت درهم-تنیده، کمک زیادی در پیاده سازی عملی یک سیستم کوانتومی می کند. لذا کاهش تعداد کیوبیت های حالت درهم تنیده برای تحقق عملی سیستم های مخابراتی کوانتومی، یکی از اهداف دیگر این پژوهش است. در ادامه پژوهش به بررسی کدگذاری فشرده کوانتومی کنترل شده در مورد فضای هیلبرت نامتقارن با در نظر گرفتن بهره-وری به دست آوردن اطلاعات کلاسیک می پردازیم، و بهره وری انتقال اطلاعات کلاسیک را در آن بهبود می دهیم. که منجر به الگوریتم نوینی برای کدگذاری فشرده کوانتومی کنترل شده می شود. در نهایت الگوریتم جدیدی برای کدگذاری فشرده کوانتومی کنترل شده بین یک فرستنده و چند گیرنده ارائه می گردد، که حالت با بیشینه ی درهم تنیدگی کوانتومی به وسیله آلیس با اعمال تبدیل فوریه کوانتومی قفل می شود. به این ترتیب گیرنده ها تنها در صورت همکاری با یک دیگر به طور همزمان می توانند عملیات کدگشایی را انجام دهند.

پس از مطرح شدن قانون g. moore مبنی بر کوچک شدن ترانزیستورها تا ابعاد زیر اتمی، دغدغه محققین یافتن راهی بود که بتوان محاسبات را در ابعاد زیر اتمی انجام داد. بدین ترتیب محاسبات از دنیای کلاسیک وارد دنیای کوانتوم شد و محاسبات کوانتومی نام گرفت که ترکیبی از مکانیک کوانتومی، علوم کامپیوتر و محاسبات کلاسیکی است. یکی از شاخه های مهم محاسبات و علم اطلاعات کوانتومی، رمز نگاری کوانتومی است که ارتباطات در ابعاد زیر اتمی را امن می-کند. امروزه با پیشرفت رمزنگاری کوانتومی، این زمینه از علم اطلاعات کوانتومی شاخه های متعددی به خود گرفته است. از مهم ترین شاخه های رمزنگاری کوانتومی، اشتراک محرمانه کوانتومی است. مهم ترین هدف این زمینه از ارتباط کوانتومی، جلوگیری از فعالیت انفرادی گیرنده ناصادق است. این هدف، اشتراک محرمانه کوانتومی را از سایر زمینه های رمز نگاری کوانتومی متمایز می سازد زیرا علاوه بر ایجاد امنیت در برابر استراق سمع کننده خارجی (حمله های خارجی)، امنیت را در برابر کاربر ناصادق (حمله های داخلی) برقرار می کند. هدف ما در این پایان نامه، طراحی پروتکل هایی بر اساس اشتراک محرمانه کوانتومی است که کاربران بدون توزیع کلید و بطور مستقیم با یکدیگر در ارتباط باشند؛ به این زمینه از ارتباطات، اشتراک محرمانه کوانتومی بر اساس ارتباط مستقیم امن می گویند که ساده تر است و پیاده سازی آن با تکنولوژی امروزی راحت تر است. در این پایان نامه با سه روش در زمینه اشتراک محرمانه کوانتومی بر اساس ارتباط مستقیم امن، با طراحی مدارات جدید توسط گیت های کوانتومی و ایده بیت های معادل و تعریف عملگرهای پائولی با حالات زوج های epr، پروتکل هایی پیشنهاد می شود که نسبت به کارهای مرتبط پیشین، بازدهی را افزایش می دهد. افزایش بازدهی، حاصل افزایش حجم پیام منتقل شده به گیرنده ها به ازای استفاده از تعداد برابری از کیوبیت ها است. از سوی دیگر، باید پروتکل-های پیشنهادی در برابر حملات استراق سمع کننده ایمن باشند. ایجاد امنیت در فرایند انتقال پیام در پروتکل های پیشنهادی، با مراحل کنترل امنیت صورت می گیرد. در بخش های تحلیل امنیت با محاسبه احتمال آشکار شدن استراق سمع کننده در حملاتی که امکان انجامش وجود دارد، نشان می دهیم که پروتکل های پیشنهادی امن هستند. ?

در قرن بیستم میلادی گوردن مور پیش بینی نمود که ابعاد ترانزیستورها هر دو سال یک بار، نصف می گردد. بر اساس این پیش بینی که مبنی بر کوچک شدن ترانزیستورها تا ابعاد زیر اتمی است، دغدغه محققین یافتن راهی بود که بتوان محاسبات را در ابعاد زیر اتمی انجام داد. به این ترتیب محاسبات کوانتومی پیشنهاد گردید که تلفیقی از علوم رایانه، محاسبات کلاسیکی و مکانیک کوانتومی است. برای تبادل اطلاعات به صورت امن در دنیای کوانتومی، رمزنگاری کوانتومی مطرح می گردد. یکی از شاخه های مهم رمزنگاری کوانتومی ارتباط مستقیم امن کوانتومی است، مهم ترین هدف در این زمینه تبادل امن اطلاعات بین کاربران به صورت مستقیم و بدن بهره گیری از کلید در کانال کوانتومی است. هدف ما در این پایان نامه، طراحی پروتکل هایی در زمینه ارتباط مستقیم امن کوانتومی و همچنین گفت و گوی کوانتومی امن است، که کاربران بدون هیچ گونه توزیع کلیدی به صورت مستقیم به پیام محرمانه یکدیگر دست خواهند یافت. همچنین هدف ارتقاء بازدهی و امنیت در پروتکل های پیشین با افزایش حجم پیام منتقل شده به گیرنده ها به ازای استفاده از تعداد برابر یا کم تر کیوبیت است. در این پایان نامه چهار پروتکل در دو دسته ی پردازش موازی و متوالی طراحی شده است و ایجاد امنیت در فرایند انتقال پیام با مراحل کنترل امنیت صورت می گیرد. در پروتکل های طراحی شده بازدهی و امنیت نسبت به پروتکل های مشابه پیشین بهبود یافته است.

منحنی رشد بر اساس داده های توزین حیوان در سنین مختلف با صرف وقت و هزینه های مادی بسیاری بدست می آید. با توجه به اهمیت منحنی رشد در مباحث بیولوژی پیش بینی این منحنی از لحاظ سلامتی و اقتصادی بسیار حائز اهمیت است. به علت عملکرد مطلوب شبکه های عصبی مصنوعی به عنوان یکی از روش های بدیع و پر کاربرد در مسائل پیش بینی، در این پژوهش از شبکه عصبی مصنوعی برای پیش بینی منحنی رشد استفاده شده است. بهینه سازی پارامترهای قابل تنظیم شبکه عصبی مصنوعی می تواند منجر به افزایش دقت پیش بینی گردد، الگوریتم های زیادی برای بهینه سازی معرفی شده است. الگوریتم ژنتیک برای حل بسیاری از مسائل دنیای واقعی مورد استفاده قرار گرفته است و تکنیک های موثر برای کاربردهایی از جمله جستجو، بهینه سازی، طراحی، مهندسی کنترل، پردازش تصویر، یادگیری ماشین و بسیاری از مسائل دیگر ارائه می دهد. با توجه به کارایی بالای الگوریتم ژنتیک، در این پژوهش برای بهینه سازی پارامترهای قابل تنظیم شبکه عصبی مصنوعی از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. با اینکه ساختارهای جدیدی برای بهبود دقت تشخیص ارائه شده است اما همچنان نیاز به انتخاب استراتژی مناسب برای کاهش بعد ورودی و همچنین انتخاب مناسب ویژگی وجود دارد. مسلماً این بهبود دقت تشخیص، نقش بسیار مهمی در مسائل تخمین دارد که منجر به افزایش سرعت و کاهش هزینه های محاسباتی می گردد و گاهاً باعث افزایش دقت نیز می گردد. بدین منظور در این پژوهش از الگوریتم ترکیبی شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک برای انتخاب کلیدی ترین جفت داده های رشد (سن-وزن) در پیش بینی آخرین مرحله وزن کشی حیوان نر و ماده بهره برده ایم .همچنین از شبکه عصبی برای تعیین کلیدی ترین جفت داده های رشد نیز استفاده شد و نتایج حاصل، با نرم افزارweka مقایسه شده است. داده های مورد استفاده در این پژوهش از اطلاعات مربوط به منحنی رشد (سن-وزن) ???? حیوان در 7 نژاد مختلف و در دو جنس نر و ماده مربوط به یک پروژه ژنتیک و اصلاح نژاد دام به مدت 5 سال، در یکی از مراکز معتبر تحقیقاتی بدست آمده است و یکی از ویژگی های پژوهش حاضر برای جامعیت برآوردهای منحنی رشد، استفاده از چندین تلاقی مختلف است. نتایج حاصل، نشان دهنده عملکرد مطلوب شبکه عصبی در پیش بینی منحنی رشد حیوان و عملکرد مطلوب الگوریتم ژنتیک و شبکه عصبی در تعیین کلیدی ترین جفت داده های رشد می باشد. همچنین با توجه به ماهیت داده ها، استفاده از الگوریتم ژنتیک برای تنظیم پارامترهای شبکه عصبی منجر به بهبود نتایج نگردید.با توجه به اهمیت منحنی رشد در مباحث بیولوژی پیش بینی منحنی رشد، از لحاظ سلامتی و اقتصادی بسیار حائز اهمیت است. در این پژوهش برای پیش بینی منحنی رشد، از شبکه عصبی، به عنوان یکی از روش های پر کاربرد در مسائل پیش بینی، استفاده شده است. برای بهینه سازی پارامترهای قابل تنظیم شبکه عصبی که می تواند منجر به افزایش دقت پیش بینی گردد، از الگوریتم ژنتیک و همچنین برای انتخاب کلیدی ترین جفت داده های رشد در پیش بینی آخرین مرحله وزن کشی حیوان نر و ماده، از الگوریتم ترکیبی شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک بهره برده ایم. در ادامه از شبکه عصبی برای تعیین کلیدی ترین جفت داده های رشد استفاده شد و نتایج حاصل، با نرم افزارweka مقایسه شده است. نتایج حاصل، نشان دهنده عملکرد مطلوب شبکه عصبی در پیش بینی منحنی رشد حیوان و عملکرد مطلوب الگوریتم ژنتیک و شبکه عصبی در تعیین کلیدی ترین جفت داده های رشد می باشد.

رمزنگاری کوانتومی یکی از موفقیت های شگرف دانش اطلاعات و محاسبات کوانتومی است که ارتباط بین کاربران را در ابعاد کوانتومی ایمن می سازد. در سال های اخیر، ارتباط مستقیم امن کوانتومی و مخابره از راه دور کوانتومی به عنوان شاخه های مهم رمزنگاری کوانتومی مطرح شده اند. ارتباط مستقیم امن کوانتومی به ارسال مستقیم پیام محرمانه می پردازد. بهطوری که، ارسال پیام به کمک ایجاد یک کانال کوانتومی و بدون نیاز به توزیع کلید بین کاربرهاصورت می پذیرد و در مخابره از راه دور کوانتومی، حالت کوانتومی نامعلومی از فرستنده به گیرنده مبادله می شود. در طراحی پروتکل های ارتباط مستقیم امن کوانتومی و مخابره از راه دور کوانتومی، توجه به مسائلی از قبیل امنیت پروتکل پیشنهادی در برابر حمله های استراق سمعکننده، تعداد کیوبیت های بکار رفته در فرآیند برقراری ارتباط کوانتومی، تعداد بیت های منتقل شده و روش پیاده سازی حائز اهمیت هستند.در این پایان نامه با پیشنهاد دو پروتکل در زمینه ارتباط مستقیم امن کوانتومی به بهبود عملکرد پروتکل های پیشین می پردازیم. در کارهای قبلی صورت گرفته در این زمینه، فرستنده تنها با اجازه کنترل کننده قادر به ارسال یک بیت پیام محرمانه و در صورت ارسال بیشاز یکبیت اطلاعات از فرستنده به گیرنده، طراحی پروتکل بر مبنای ارسال کیوبیت رمز شده است. چنان چه نشان می دهیم، در پروتکل های پیشنهادی فرستنده میتواند بیش از یکبیت اطلاعات را برای گیرنده با اجازه کنترل کننده ارسال کند. همچنین با عدم ارسال کیوبیت رمز شده، ارتقای امنیت را نیز داریم. در نهایت، سه پروتکل در زمینه مخابره از راه دور کوانتومی معرفی می کنیم. در دسته پروتکل های ارائه شده پیشین، دو کاربر در ارتباطی دوطرفه قادر هستند تنها حالتی تک کیوبیتی را با اجازه کنترل کننده به یکدیگر مخابره کنند. در حالی که در پروتکل های پیشنهادی علاوه بر توجه به روش پیاده سازی، امکان مخابره حالت دوکیوبیتی به جای تک کیوبیتی فراهم شده است.

خوشه بندی فازی مبتنی بر الگوریتم های تکاملی و هوش ازدحامی یکی از زمینه های تحقیقاتی فعال می باشد که اخیراً بسیار موردتوجه قرارگرفته است. عملکرد مناسب در رویکرد خوشه بندی با توجه به معیارهایی همچون، توانایی تعیین خودکار تعداد بهینه ی خوشه ها، توانایی پیدا کردن پارتیشن بندی مناسب، دقت کلاس بندی، میزان پیچیدگی زمان محاسباتی و سرعت همگرایی برای فضای ابعاد وسیعی از مجموعه داده ها ارزیابی می شود. بنابراین، بهینه سازی روش های خوشه بندی فازی با استفاده از رویکردهای بهینه سازی به منظور بهبود عملکرد این روش ها یک هدف مهم به حساب می-آید. در این پایان نامه، دو روش خوشه بندی فازی جدید مبتنی بر یک نسخه ی جدید از الگوریتم بهینه سازی تولیدمثل غیرجنسی اصلاح شده (maro) پیشنهاد می شود. ایده ی کروموزوم های طول متغیر به الگوریتم maro اعمال می شود و الگوریتم جدید، بهینه سازی تولیدمثل غیرجنسی اصلاح شده ی طول کروموزوم متغیر (vmaro) نامیده می شود. استفاده از vmaro در روش خوشه بندی فازی c-means، رمزگذاری تعداد متغیری از خوشه ها را فراهم می سازد. بنابراین، روش خوشه بندی فازی c-means مبتنی بر الگوریتم vmaro (vmaro-fcm) قادر به کشف خودکار تعداد خوشه ها بدون یک آگاهی قبلی با استفاده از یک شاخص اعتبار به عنوان یک تابع هدف است. علاوه بر این، یک روش خوشه بندی فازی جدید چندهدفه، مبتنی بر الگوریتم vmaro-fcm، با نام خوشه بندی فازی c-means مبتنی بر بهینه سازی تولیدمثل غیرجنسی اصلاح شده ی طول کروموزوم متغیر با مرتب سازی غالب (nsvmaro-fcm)، باقابلیت بهینه سازی همزمان چندین شاخص اعتبار پیشنهاد می شود.جهت اعتبارسنجی الگوریتم های پیشنهادی تعدادی مجموعه داده ی واقعی و مصنوعی به کار گرفته می شوند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که الگوریتم های vmaro-fcm و nsvmaro-fcm قادر به کشف خودکار تعداد بهینه ی خوشه ها و پیدا کردن پارتیشن بندی فازی مناسب برای مجموعه داده های در نظر گرفته شده هستند. همچنین، عملکرد الگوریتم های پیشنهادی با خوشه بندی فازی c-means مبتنی بر الگوریتم کلونی زنبور مصنوعی طول رشته متغیر (vabc-fcm) که نسبت به سایر الگوریتم های معتبر و معروف قبل از خود موفق تر عمل کرده است، مورد مقایسه قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد که الگوریتم های پیشنهادی بر الگوریتم vabc-fcm در اکثر موارد غلبه می کنند.

در سال های اخیر با پیشرفت تکنولوژی و افزایش محصولات الکترونیکی قابل حمل، مدارهایی توان پایین با مساحت کوچکتر مورد نیاز هستند. دانشمندان به دنبال دستیابی به ساختارهایی هستند که بتواند محاسبات پیچیده ریاضی را که اساس عملکرد هر سیستم الکترونیکی است با مصرف کمترین توان انجام دهد. در سال¬های اخیر، طراحی وساخت گیت¬های مبتنی برمنطق برگشت¬پذیر به عنوان یک تکنولوژی جدید که کاربردهایی در سیستم¬های توان پایین cmos، محاسبات کوانتومی و محاسبات نوری دارد معرفی شده است. اساس هر سیستم محاسباتی مثل ریزپردازنده ها، مدارات حسابی جمع کننده و ضرب کننده هستند. دانشمندان توانسته اند با استفاده از گیت¬های کوانتومی برگشت¬پذیر، انواع مدارات جمع کننده برگشت¬پذیر را پیاده سازی کنند. جمع کننده با انتخاب رقم نقلی به عنوان سریع ترین جمع کننده در بین ساختارهای جمع کننده رایج است. جمع کننده با انتخاب رقم نقلی برگشت پذیر ارائه شده در این پایان نامه، با استفاده از گیت های برگشت پذیر تمام جمع کننده با رقم نقلی پله ای، d-latch و مالتی پلکسر توانسته بهبود 15% در هزینه های کوانتومی مدار جمع کننده با انتخاب رقم نقلی نسبت به مدارهای موجود ایجاد نماید.

. ابعاد زیاد مساله، نرخ دسته‏بندی را بالا برده و باعث ایجاد خطا در دسته‏بندی می‏شود. انتخاب زیرمجموعه ویژگی‏ها، به معنای شناسایی و انتخاب یک زیرمجموعه موثر از ویژگی‏ها از میان مجموعه داده‏های اولیه بوده و همچنین مبحث مهمی در تحلیل میزان همبستگی در زمینه‏های دسته‏بندی و مدلینگ می‏باشد که در کاهش ابعاد ویژگی‏ها بکار می‏آید. این کار با انتخاب ویژگی‏هایی که تاثیر بیشتری در دسته‏بندی و تشخیص کاراکتر‏ها دارند و یا حذف ویژگی‏هایی که ایجاد نویز می‏کنند و یا عملکرد مشابهی با دیگر ویژگی‏ها دارند، انجام می‏شود. هدف از این پژوهش، بهبود کارآیی تشخیص و دسته‏بندی کاراکترها، ایجاد دسته‏بندی‏های سریع و کم هزینه و در نهایت رسیدن به دقت و سرعت بالاتری در تشخیص کاراکترهای دستنویس فارسی است. همچنین مقایسه و بررسی کارایی الگوریتم ژنتیک کوانتومی نسبت به الگوریتم ژنتیک کلاسیک، از اهداف این پژوهش می‏باشد.

محاسبات برگشت پذیر به دلیل توانایی در کاهش اتلاف انرژی که در مدارهای نانومتری مورد نیاز است، در سال های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است. استفاده از منطق برگشت پذیر به بهبود در بهره وری انرژی، افزایش سرعت مدارهای نانومتری، افزایش قابلیت حمل دستگاه و کوچک شدن سایز اجزای مدار در حد سایز اتمی و کاهش مصرف توان منجر خواهد شد. منطق برگشت پذیر در مدارات cmos توان پایین، تکنولوژی نانو و محاسبات نانومتری، پردازش اطلاعات نوری، محاسبات dna، پردازش سیگنال دیجیتال و ارتباطات کاربردهای گسترده ای دارد. در این تحقیق قصد داریم طراحی های جدیدی از مدارهای برگشت پذیر ارائه دهیم که پارامترهای طراحی از قبیل هزینه نانومتری، تأخیر، توان، خروجی زائد و ورودی های ثابت حتی الامکان بهبود یابند. در آخر نتایج طراحی های ارائه شده و طراحی های موجود با کدنویسی vhdl شبیه سازی شده و مقایسه می شوند.