1.一种toffoli门电路,其特征在于,包括控制位忆阻器、操作位忆阻器、控制器;
所述控制位忆阻器和所述操作位忆阻器的正极共同连接在一条阵列字线上,所述控制位忆阻器和所述操作位忆阻器的负极分别连接在不同的阵列位线上;
所述控制位忆阻器用于根据控制器输入的电压改变自身阻值状态的来存储二位控制位信息;
所述操作位忆阻器用于根据控制器输入的电压改变自身阻值状态从而存储一位操作位信息;
所述控制器用于根据toffoli门电路的逻辑运算规则分别控制所述控制位忆阻器和所述操作位忆阻器所在字线和位线上的电压。
2.根据权利要求1所述的toffoli门电路,其特征在于,所述控制位忆阻器包括第一状态、第二状态、第三状态、第四状态,分别用于表示二位控制位信息“00”、“01”、“10”、“11”;
所述控制位忆阻器的第一状态和第四状态分别对应所述控制位忆阻器的最高阻态和最低阻态;所述控制位忆阻器的第二状态和第三状态均为所述控制位忆阻器的中间阻态。
3.根据权利要求1所述的toffoli门电路,其特征在于,所述操作位忆阻器包括第一状态和第四状态,分别用于表示一位操作位信息“0”和“1”;
所述操作位忆阻器的第一状态和第四状态分别对应所述操作位忆阻器的最高阻态和最低阻态。
4.一种toffoli门电路操作方法,其特征在于,包括以下步骤:
s1、将三位输入信息分为二位控制位信息和一位操作位信息;
s2、根据控制信号将控制位信息写入控制位忆阻器中;
s3、若控制位信息为“11”,则将操作位信息取反,并根据控制信号将其写入操作位忆阻器中;否则,直接根据控制信号将操作位信息写入操作位忆阻器中;
s4、读取此时控制位忆阻器与操作位忆阻器的状态,即为toffoli可逆逻辑操作的结果。
5.根据权利要求4所述的toffoli门电路操作方法,其特征在于,所述控制信号包括初始化信号、电压方向信号、操作电压信号,分别取值为0或1,所述操作电压信号包括操作电压信号a、操作电压信号b;
所述初始化信号用于控制忆阻器的初始化状态;
所述电压方向信号用于控制在忆阻器两端所施加电压的方向;
所述操作电压信号用于控制输入电压的值。
6.根据权利要求4所述的toffoli门电路操作方法,其特征在于,步骤s2所述的方法包括以下步骤:
s21、根据初始化信号对控制位忆阻器进行初始化;
s22、将操作电压信号a置为1,操作电压信号b置为0;
s23、根据电压方向信号在控制位忆阻器所在的位线和字线上分别输入相应的操作电压信号;
s24、根据所述操作电压信号的取值分别在控制位忆阻器所在的位线和字线上施加相应的操作电压,完成控制位信息的写入。
7.根据权利要求6所述的toffoli门电路操作方法,其特征在于,当所述操作电压信号取值为0时,施加0v的操作电压;当所述操作电压信号取值为1时,施加操作电压v2,其中操作电压v2是使控制位忆阻器从第一状态阻变至第二状态的电压。
8.根据权利要求4所述的toffoli门电路操作方法,其特征在于,步骤s3所述的方法包括以下步骤:
s31、若控制位信息为“11”,则将操作电压信号a置为0,操作电压信号b置为1,用于对操作位信息取反;否则,将操作电压信号a置为1,操作电压信号b置为0;
s32、根据电压方向信号在操作位忆阻器所在的位线和字线上分别输入相应的操作电压信号;
s33、根据所述操作电压信号的取值分别在操作位忆阻器所在的位线和字线上施加相应的操作电压,完成操作位信息的写入。
9.根据权利要求8所述的toffoli门电路操作方法,其特征在于,当所述操作电压信号取值为0时,施加0v的操作电压;当所述操作电压信号取值为1时,施加操作电压v1,其中操作电压v1是使操作位忆阻器从其他状态阻变至第四状态的电压,所述操作电压v1大于所述操作电压v2。
10.根据权利要求6或8所述的toffoli门电路操作方法,其特征在于,根据电压方向信号在控制位忆阻器或操作位忆阻器所在的位线和字线上分别输入相应的操作电压信号的方法包括;
(1)当电压方向信号为0时,在控制位忆阻器或操作位忆阻器所在的位线上输入操作电压信号a,在控制位忆阻器或操作位忆阻器所在的字线上输入操作电压信号b;
(2)当电压方向信号为1时,在控制位忆阻器或操作位忆阻器所在的字线上输入操作电压信号a,在控制位忆阻器或操作位忆阻器所在的位线上输入操作电压信号b。