作为量子计算和可逆计算研究的关键技术之一，对可逆逻辑的研究显得尤为重要。可逆逻辑在生物信息学、DNA计算、纳米技术、低功耗集成电路、信息安全等很多现代科学领域有着重要的应用。自1961年，Landauer提出可逆性与计算过程中的能量损耗有必然联系的论点以来，可逆逻辑的研究正引起越来越多的关注。本文在分析可逆逻辑特性和现存可逆线路结构的基础上，主要完成以下研究工作：（1）提出了一种新型可逆量子结构加法器和量子结构无等待进位加法器提出了以导师和学位申请人名字命名的量子逻辑门—“ZS”门。同时以该门为基础，构建了一种新型的可逆加法电路模型，开展了对量子逻辑器件设计理论与工艺实现途径、量子结构加法器最优参数提取方法等的研究与应用。（2）提出了一种新型的可逆量子结构阵列乘法器，并构建了该乘法器的晶体管设计模型。以经典逻辑中乘法器结构为研究基础，完成了可逆逻辑下量子结构乘法器构造与模型分析，同时，首次提出了量子结构阵列乘法器。这种可逆阵列乘法器可以独立完成带符号结构的可逆乘法运算。提出了量子加法结构的晶体管构造以及量子结构阵列乘法器的晶体管构造，将经典逻辑理论能耗问题降至最低，并能极大地减少量子逻辑阵列乘法器的时间复杂度。（3）提出了可逆的算术逻辑单元模型以前述的可逆加法器结构为范本，提出了可逆算术逻辑单元的清晰构造，通过一定的控制单元的设置，该算术逻辑单元能够在一个可逆的集成系统中完成经典的算术逻辑操作，包括：加法、减法、按位异或、或、与、非、模操作等十一种基本算术逻辑操作。