Apa itu komputasi reversibel?

Ketika kepadatan dan kecepatan switching perangkat komputasi kami terus meningkat secara eksponensial, jumlah energi yang dihamburkan oleh perangkat ini harus tetap pada tingkat tertentu, jika tidak diperlukan alat pendingin yang tidak praktis secara ekonomi.Komputer konvensional melakukan operasi logika yang tidak dapat diubah secara termodinamik, yaitu, tidak mungkin untuk mengekstrapolasi status mesin sebelumnya hanya berdasarkan informasi dari negara -negara mendatang.Informasi, dalam bentuk bit, dihapus.Penghapusan bit ini mewakili entropi, yang berkorelasi dengan disipasi panas.

Saat kami menggunakan teknik yang semakin canggih untuk merancang sirkuit terintegrasi kami, disipasi energi per operasi logika terus turun.Tetapi sekitar tahun 2015 pengembangan akan mencapai penghalang mendasar - penghalang KT - yang mewakili jumlah energi yang dihitung dengan mengalikan suhu lingkungan komputasi (umumnya suhu kamar, atau ~ 300 kelvin) oleh konstanta Boltzmanns.Satu -satunya cara untuk menembus penghalang ini adalah dengan menurunkan suhu komputer kami atau mengembangkan komputer yang dapat dibalik secara termodinamik yang tidak menghasilkan entropi dan karenanya tidak menghilangkan panas yang hampir sama dengan komputer konvensional, ireversibel.

Membuat Komputer Reversibel adalah pilihan yang secara signifikan lebih menarik daripada pendinginan karena menurunkan lingkungan komputasi ke suhu terendah yang dapat dicapai (~ 0 Kelvin) hanya mengurangi disipasi energi per unit volume dengan dua urutan besarnya, sedangkan komputer yang dapat dibangun memungkinkan disipasi energi.untuk dikurangi secara sewenang -wenang.

dengan membangun komputer yang melakukan operasi logika reversibel, tingkat disipasi panas yang rendah secara sewenang -wenang dapat dicapai.Kelemahannya adalah arsitektur yang dapat dibalik dapat menjadi sangat rumit.Ketika 2015 semakin dekat dan industri komputasi mulai mendekati penghalang KT, kemungkinan kompiler akan dirancang untuk memaksimalkan jumlah operasi yang dapat dibalik secara termodinamik dalam arsitektur komputasi konvensional.Ketika kita mulai mempertimbangkan komputer yang dibangun dari gerbang logika yang sangat kecil dan cepat, seperti dalam nanokomputasi, reversibilitas menjadi fitur penting untuk menjaga disipasi energi pada tingkat yang dapat ditoleransi.dibuat untuk merancang arsitektur komputasi yang sepenuhnya reversibel.Karena efisiensi komputer maksimum yang dapat dicapai harus terdiri dari arsitektur yang dapat dibalik, bidang penelitian ini sangat diperlukan jika kekuatan dan ekonomi komputer kita akan terus meningkat.