Điện toán đảo ngược là gì?

Khi mật độ và tốc độ chuyển đổi của các thiết bị tính toán của chúng tôi tiếp tục tăng theo cấp số nhân, lượng năng lượng bị tiêu tán bởi các thiết bị này phải ở một mức độ nhất định, nếu không thì cần phải có thiết bị làm mát không thực tế về kinh tế.Các máy tính thông thường thực hiện các hoạt động logic không thể đảo ngược về mặt nhiệt động, nghĩa là không thể ngoại suy các trạng thái máy trước chỉ dựa trên thông tin từ các quốc gia trong tương lai.Thông tin, dưới dạng bit, bị xóa.Việc xóa bit này đại diện cho entropy, có liên quan đến sự phân tán nhiệt. Khi chúng tôi sử dụng các kỹ thuật ngày càng tiên tiến để thiết kế các mạch tích hợp của chúng tôi, sự tiêu tán năng lượng trên mỗi hoạt động logic đã liên tục giảm.Nhưng khoảng năm 2015, sự phát triển sẽ đạt đến một rào cản cơ bản - hàng rào KT - đại diện cho một lượng năng lượng được tính toán bằng cách nhân nhiệt độ của môi trường tính toán (thường là nhiệt độ phòng, hoặc ~ 300 kelvin) với hằng số Boltzmanns.Cách duy nhất để thâm nhập vào hàng rào này là làm giảm nhiệt độ của máy tính của chúng tôi hoặc phát triển các máy tính có thể đảo ngược nhiệt động, không tạo ra entropy và do đó không tiêu tan gần như nhiệt như máy tính thông thường, không thể đảo ngược.Tạo máy tính có thể đảo ngược là một lựa chọn hấp dẫn hơn đáng kể so với việc làm mát vì giảm môi trường điện toán xuống nhiệt độ có thể đạt được thấp nhất (~ 0 Kelvin) chỉ làm giảm sự tiêu tán năng lượng trên một đơn vị khối lượngĐể được giảm tùy ý.

Bằng cách xây dựng các máy tính thực hiện các hoạt động logic có thể đảo ngược, có thể đạt được mức độ phân tán nhiệt thấp tùy ý.Nhược điểm là các kiến trúc có thể đảo ngược có thể trở nên khá phức tạp.Khi năm 2015 gần và ngành công nghiệp điện toán bắt đầu tiếp cận hàng rào KT, có khả năng các trình biên dịch sẽ được thiết kế để tối đa hóa số lượng hoạt động có thể đảo ngược nhiệt động trong các kiến trúc điện toán thông thường.Khi chúng ta bắt đầu xem xét các máy tính được xây dựng từ các cổng logic rất nhỏ và nhanh, như trong tính toán nano, khả năng đảo ngược trở thành một tính năng thiết yếu để giữ cho sự tiêu tán năng lượng ở mức độ chấp nhận được.được tạo ra để đưa ra một kiến trúc điện toán hoàn toàn có thể đảo ngược.Vì hiệu quả của máy tính có thể đạt được tối đa nhất thiết phải được tạo thành từ các kiến trúc có thể đảo ngược, nên lĩnh vực nghiên cứu này là không thể thiếu nếu sức mạnh và nền kinh tế của máy tính của chúng tôi sẽ tiếp tục tăng.