Hvad er reversibel computing?

Når densiteterne og skifthastighederne på vores beregningsenheder fortsætter med at øge eksponentielt, skal mængden af energi, der spredes med disse enheder, forblive på et bestemt niveau, ellers kræves økonomisk upraktisk kølingsapparat.Konventionelle computere udfører termodynamisk irreversible logiske operationer, det vil sige, det er ikke muligt at ekstrapolere tidligere maskintilstande, der udelukkende er baseret på information fra fremtidige tilstande.Oplysninger i form af bits slettes.Denne bit sletning repræsenterer entropi, som er korreleret med varmeafledning.

Når vi anvender stadig mere avancerede teknikker til at designe vores integrerede kredsløb, er energispredningen pr. Logikdrift konstant faldet.Men omkring 2015 vil udviklingen nå en grundlæggende barriere - KT -barrieren - som repræsenterer en mængde energi beregnet ved at multiplicere temperaturen i computermiljøet (generelt stuetemperatur eller ~ 300 kelvin) ved Boltzmanns konstant.Den eneste måde at trænge ind i denne barriere er at enten sænke temperaturen på vores computere eller at udvikle termodynamisk reversible computere, der ikke genererer entropi og derfor ikke spreder næsten lige så meget varme som konventionelle, irreversible computere.

Oprettelse af reversible computere er en markant mere attraktiv mulighed end afkøling, fordi sænkning af computermiljøet til den laveste opnåelige temperatur (~ 0 kelvin) kun mindsker energispredningen pr. Enhedsvolumen med to størrelsesordenFor at blive reduceret vilkårligt.

Ved at bygge computere, der udfører reversible logiske operationer, kan der opnås vilkårligt lave niveauer af varmeafledning.Ulempen er, at reversible arkitekturer kan blive ret komplicerede.Da 2015 nærmer sig, og computerbranchen begynder at nærme sig KT -barrieren, er det sandsynligt, at kompilatorer vil være designet til at maksimere antallet af termodynamisk reversible operationer inden for konventionelle computerarkitekturer.Når vi begynder at overveje computere, der er konstrueret af meget små og hurtige logiske porte, som ved nanokompetning, bliver reversibilitet et vigtigt træk til at holde energispredning på acceptabelt niveauOprettet til at udtænke en fuldt reversibel computerarkitektur.Da den maksimale opnåelige computereffektivitet nødvendigvis består af reversible arkitekturer, er dette forskningsområde uundværligt, hvis vores computerees magt og økonomi vil fortsætte med at stige.