リバーシブルコンピューティングとは何ですか？

計算デバイスの密度とスイッチング速度が指数関数的に増加し続けるため、これらのデバイスによって消費されるエネルギー量は一定のレベルに維持する必要があります。そうでなければ、経済的に非実用的な冷却装置が必要です。 従来のコンピューターは熱力学的に不可逆的な論理演算を実行します。つまり、将来の状態からの情報のみに基づいて以前のマシン状態を推定することはできません。 ビット形式の情報は消去されます。 このビット消去はエントロピーを表し、これは熱放散と相関しています。

ますます高度な技術を使用して集積回路を設計するにつれて、論理演算ごとのエネルギー消費は絶えず低下しています。 しかし、2015年頃の開発は、コンピューティング環境の温度（通常は室温、または300ケルビン）にボルツマン定数を乗じて計算されるエネルギー量を表す基本的な障壁-kT障壁に到達します。 この障壁を突破する唯一の方法は、コンピューターの温度を下げるか、エントロピーを生成せず、したがって従来の不可逆的なコンピューターとほぼ同じ量の熱を放散しない熱力学的に可逆なコンピューターを開発することです。

リバーシブルコンピューターの作成は、冷却よりもはるかに魅力的なオプションです。コンピューティング環境を到達可能な最低温度（〜0ケルビン）まで下げると、単位体積あたりのエネルギー消費が2桁だけ減少するのに対し、リバーシブルコンピューターを構築するとエネルギー消費が任意に削減。

可逆論理演算を実行するコンピューターを構築することにより、任意の低レベルの熱放散を達成できます。 欠点は、リバーシブルアーキテクチャが非常に複雑になる可能性があることです。 2015年が近づき、コンピューティング業界がkTの壁に近づき始めると、従来のコンピューティングアーキテクチャ内で熱力学的に可逆な操作の数を最大化するようにコンパイラが設計される可能性があります。 ナノコンピューティングのように、非常に小さくて高速な論理ゲートから構築されたコンピューターを検討し始めると、エネルギー散逸を許容レベルに保つために可逆性が不可欠な機能になります。

今日のリバーシブルコンピューティングの研究は、完全にリバーシブルコンピューティングアーキテクチャを考案するために特別に作成されたPendulumプロジェクトのMITによって開拓されています。 達成可能な最大のコンピューター効率は必ず可逆アーキテクチャで構成されるため、コンピューターの電力と経済性が増加し続ける場合、この研究分野は不可欠です。