办事指南

科学:可逆计算机不需要精力运行

点击量:   时间:2017-04-03 02:31:04

澳大利亚物理学家提出了一种用于可逆逻辑门的简单光学模型大门不使用能源,因此可能对计算机行业产生长期影响原则上,该器件可以在量子水平上运行而不产生误差;也就是说,单个光子代表'1'逻辑门是所有计算机的基本构建块它们以各种方式组合用于在计算机内表示1和0的信号如果一个门是可逆的 - 也就是说,如果它的输入和输出被反转时给出相同的答案 - 它将是非常有效的这是因为任何可逆的物理过程都不会消耗能量当今计算机中常用的逻辑门是不可逆的昆士兰大学的J. J. Milburn提出了可逆门的光学模型(Physical Review Letters,5月1日,第2124页)它实现了一个具有三条输入线和三条输出线的器件,称为Fredkin门 Richard Feynman先前提出了一种使用双态量子系统实现Fredkin门的方法,该系统涉及电子自旋但这种装置相当不切实际在Fredkin门中,指定为控制线的一条线具有逻辑状态(即,表示0或1的状态),其不被门改变但是,如果控制线上的位为“1”,则其他线上的位互换如果控制线上的位为0,则其状态不受影响(参见表)所有组件,例如AND门和触发器,都可以由Fredkin门构建米尔本提出了一个由光学元件构成的Fredkin门基本上它是镜子和分束器的装置,称为Mach-Zehnder干涉仪在每个臂中放置一个折射率随着落在其上的光强度而变化的晶体因此,穿过它的光经历相移,该相移取决于其强度该装置耦合三个行进的电磁场两个输入场由分束器组合,而第三个控制场通过晶体耦合当存在控制场时,它在干涉仪的臂中引起相移正是这种相移,当场最终由第二分束器重新组合时,它可以有效地切换输出因此,正确调整,晶体充当光学开关原则上,这种装置可以在具有承载逻辑状态的单光子的量子级操作根据Milburn的计算,“量子不确定性不需要对Fredkin门的精度进行限制”在光学频率下工作,他的设备将与热噪声隔离,因此非常适合分析“可逆计算的最终极限”不过,米尔本承认,“要让设备在单光子水平上运行是非常困难的”然而,有朝一日,这样的逻辑门可能会使计算机的构建比现在的效率大得多它们不仅会消耗很少的能量,而且它们也会紧凑目前,对于如何紧密挤压组件存在物理限制,