Co je to reverzibilní výpočetní technika?

Vzhledem k tomu, že hustoty a přepínací rychlosti našich výpočetních zařízení se stále rostou exponenciálně, musí množství energie rozptýlené těmito zařízeními zůstat na určité úrovni, je nutné jinak ekonomicky nepraktické chladicí aparát.Konvenční počítače provádějí termodynamicky nevratné logické operace, to znamená, že není možné extrapolovat předchozí stavy strojů založené pouze na informacích z budoucích států.Informace ve formě bitů jsou vymazány.Tento bit vymazání představuje entropii, která je korelována s rozptylem tepla.Kolem roku 2015 však vývoj dosáhne základní bariéry - KT bariéry - což představuje množství energie vypočítané vynásobením teploty výpočetního prostředí (obecně teplota pokojové nebo 300 Kelvin) Boltzmannsovou konstantou.Jediným způsobem, jak proniknout do této bariéry, je snížit teplotu našich počítačů nebo vyvinout termodynamicky reverzibilní počítače, které negenerují entropii, a proto se nerozpínají téměř tolik tepla jako konvenční, nevratné počítače.

Vytváření reverzibilních počítačů je výrazně atraktivnější možností než chlazení, protože snižování výpočetního prostředí na nejnižší dosažitelnou teplotu (~ 0 Kelvin) snižuje pouze rozptyl energie na jednotku objem o dva řády, zatímco budování reverzibilních počítačů umožňuje rozptyl energieAby bylo možné libovolně snížit.Nevýhodou je, že reverzibilní architektury se mohou stát docela komplikovanými.Jakmile se rok 2015 blíží a odvětví výpočtu se začíná přibližovat k bariéře KT, je pravděpodobné, že kompilátory budou navrženy tak, aby maximalizovaly počet termodynamicky reverzibilních operací v konvenčních výpočetních architekturách.Když začneme uvažovat o počítačích konstruovaných z velmi malých a rychlých logických bran, jako v nanokomputu, reverzibilita se stává nezbytným rysem pro udržení rozptylu energie na přijatelných úrovních.Vytvořeno pro navrhování plně reverzibilní výpočetní architektury.Vzhledem k tomu, že maximální dosažitelná efektivita počítače je nutně tvořena reverzibilními architektury, je tato oblast výzkumu nezbytná, pokud se bude síla a ekonomika našich počítačů i nadále zvyšovat.