从世界上第一个晶体管问世,电子技术行业由此开始,随着集成电路的大规模发展,出现了以CMOS器件为核心的集成电路技术,此后集成电路产业朝着迅猛的方向发展,摩尔定律也一直预言着集成电路产业的发展。由摩尔定律知道,每18至20个月,集成电路可容纳器件的数目会翻一番。随着集成芯片制造工艺的不断进步,电路的集成度也在不断升高,这就使得集成电路尺寸越来越小。集成电路尺寸不断缩小会导致器件本身的物理性质发生根本变化,高功耗、高密度、信号串扰等问题是制约着集成电路的发展的一大障碍。因此关于能够取代CMOS新型器件的研发一直是科研工作者孜孜不倦探索的夙愿。由此纳米器件才得以问世,而在众多纳米器件中,1993年提出的量子元胞自动机(Quantum-dot Cellular Automata,QCA)是众多能够替代CMOS器件中的一种。QCA以一种全新的计算模式和特别的转换二进制信息而得以广泛研究。QCA电路研究的关键在于稳定性和功耗,本文致力于QCA电路的分析和设计。在提出同或门逻辑电路方面,利用概率转移矩阵去估算电路的稳定性,在QCA特有的功耗分析软件中分析同或门电路的能量耗散,从而准确的分析和评估出同或门在实现组合电路的可行性,结合QCA电路的设计规则和QCA同或门本身特殊的结构,以三输入同或门为模块实现了数值比较器,虽然面积和延迟优势不明显但在复杂度上,比前人设计的最优一字节数值比较器上优化了22.2%,最优三字节优化了40.18%。以五输入的同或门设计了进位传送加法器和奇偶校验器,进位传送加法器电路结构简单,易于扩展.四位奇偶校验器比前人所设计的,虽然面积和复杂度优势不明显,但在延迟上减少了28.6%,因此,本文所提出基于五输入同或门实现奇偶校验器的理念是可行的。