¿Qué es la computación reversible?
Como las densidades y las velocidades de conmutación de nuestros dispositivos computacionales continúan aumentando exponencialmente, se requiere la cantidad de energía disipada por estos dispositivos en un cierto nivel, de lo contrario, se requiere un aparato de enfriamiento económicamente poco práctico. Las computadoras convencionales realizan operaciones lógicas termodinámicamente irreversibles, es decir, no es posible extrapolar los estados de máquinas anteriores basadas únicamente en la información de futuros estados. Se borra la información, en forma de bits. Este borrado de bit representa la entropía, que se correlaciona con la disipación de calor.
A medida que empleamos técnicas cada vez más avanzadas para diseñar nuestros circuitos integrados, la disipación de energía por operación lógica ha disminuido continuamente. Pero alrededor del desarrollo de 2015 alcanzará una barrera fundamental, la barrera KT, que representa una cantidad de energía calculada al multiplicar la temperatura del entorno informático (generalmente temperatura ambiente, o ~ 300 kelvin) por la constante de Boltzmann. El únicoLa forma de penetrar en esta barrera es reducir la temperatura de nuestras computadoras o desarrollar computadoras termodinámicamente reversibles que no generan entropía y, por lo tanto, no disipan casi tanto calor como las computadoras convencionales e irreversibles.
La creación de computadoras reversibles es una opción significativamente más atractiva que el enfriamiento porque reducir el entorno informático a la temperatura más baja alcanzable (~ 0 kelvin) solo disminuye la disipación de energía por unidad de volumen en dos órdenes de magnitud, mientras que las computadoras reversibles de la construcción permiten que la disipación de energía se reduzca arbitrariamente.
.Al construir computadoras que realizan operaciones lógicas reversibles, se pueden lograr niveles arbitrariamente bajos de disipación de calor. La desventaja es que las arquitecturas reversibles pueden volverse bastante complicadas. A medida que se acerca 2015 y la industria informática comienza a acercarse a la barrera de KT, es LIKely que los compiladores estarán diseñados para maximizar el número de operaciones termodinámicamente reversibles dentro de las arquitecturas informáticas convencionales. Cuando comenzamos a considerar las computadoras construidas con puertas lógicas muy pequeñas y rápidas, como en la nanocomputación, la reversibilidad se convierte en una característica esencial para mantener la disipación de energía a niveles tolerables.
El MIT, cuyo proyecto de péndulo, se creó específicamente para diseñar una arquitectura informática totalmente reversible. Dado que las eficiencias informáticas máximas alcanzables están necesariamente compuestas de arquitecturas reversibles, esta área de investigación es indispensable si el poder y la economía de nuestras computadoras continuarán aumentando.