Tersinir hesaplamanın “girdi kaydetme” yönteminde kusurlu olan nedir?

Ben tersine çevrilebilir bilgisayar hakkında okumaya yeni başlamış bir mezunum. Landauer prensibi nedeniyle geri dönüşü olmayan hesaplamaların ısıyı dağıttığını biliyorum (ve tersinir olanların yapmadığını). Bunu daha önce geri dönüşümlü bilgisayar kullanımını hiç duymamış olan profesörümle büyüttüm ve geri dönüşümlü bilgisayar teorisinin neden önemsiz olduğunu anlamakta zorlanıyordu.

Onun amacı sadece girişi her zaman kaydedebilmenizdi, yani herhangi bir işlev için geri döndürülebilir yapmak istediğiniz yeni bir işlev tanımlayın (veya ile girdiğinizde, girişin son biti için s koyabilirsiniz ), bu da çıkışı ilk bitlerinde ve girişi diğer bitlerinde döndürür . Daha sonra i tersine çevirmek için çıktıyı atar ve kaydettiğiniz girişi döndürürsünüz.$f: \{ 0, 1 \}^n \rightarrow \{ 0, 1 \}^n$$f_{reversible}: \{ 0, 1 \}^n \rightarrow \{0, 1 \}^{2n}$$\{ 0, 1 \}^{2n} \rightarrow \{0, 1 \}^{2n}$$0$$n$$n$$n$$f_{reversible}$

Benim hemen itirazım, bunun sadece sabit bir faktör olsa da, orijinal fonksiyondan daha fazla bellek almasıydı. Çıktıyı bit ile sınırlamak sorunun ilginçliğini geri getirecek gibi görünmektedir. Bu genellikle tersinir hesaplama ile kastedilen nedir?$n$

Başka bir itiraz, çıktıyı attığımızda, ısıyı dağıtacak geri dönüşü olmayan bir şey yaptığımız gibi görünüyordu. Ancak başlangıç ​​durumunu doğru bir şekilde kurtardık, bu yüzden geri dönüşü olmayan nasıl olabilir? Isı ile w / r / t önemli şeyin sadece tüm hesaplamanın tersine çevrilebilir olup olmadığını veya her adımın da ters çevrilebilir olması gerekip gerekmediğini veya bu fikrin yanlış ağaç olup olmadığını anlayacak kadar fizik bilmiyorum. .

Tersinir bilgi işlemin tartışmanızda eksik olan iki tersinir bilgi işlemin iki önemli özelliği vardır:

1. Tersinir bir fonksiyon bir bijection olmalı ve
2. Tersinirlik, sadece küresel düzeyde değil, yerel kapılar seviyesinde tanımlanır.

Özellikle, sizin uzatılması için içine son ne olacağını açıklamak çünkü kopyalayarak, sen bijection garanti etmez sizin işlev için giriş bitleri değil .$\{0,1\}^n \rightarrow \{0,1\}^n$$\{0,1\}^{2n} \rightarrow \{0,1\}^{2n}$$n$$0^n$

İkinci noktaya gelince, bu fizik perspektifinden tersinir hesaplamanın esas kısmıdır. Fiziksel süreç küresel düzeyde ısıtmayı basitçe "geri alamaz", bu nedenle her kapının devrenin ilgili-fizik açısından geri çevrilebilir olması için tersinir olması gerekir.

Son olarak, tersinir hesaplama teorisi makul olmayan bir şekilde karmaşık değildir, ama kesinlikle önemsiz değildir. Özellikle, tersine çevrilemez olduklarından kesinlikle daha az sayıda kayıt / tel ile uygulanabilen bazı devreler vardır. Bununla birlikte, geri dönüşümlü olmayandan geri dönüşümlü olana geçiş patlaması çok da kötü değildir.

Genel olarak, klasik CS derslerinde geri dönüşümlü bilgi işlemin nadiren duyulduğunu duyuyorum, çünkü nadiren klasik hesaplama ile ilgilidir. Bununla birlikte, kuantum hesaplamada önemli bir konudur, çünkü tüm kuantum devreleri geri dönüşümlüdür ve gereksiz gereksiz dolaşmayı önlemek için 'önemsiz' kablolarınızdakileri dikkatlice ele almak zorundadır.