가역 컴퓨팅의 "입력 저장"방법에 대한 결함은 무엇입니까?

저는 가역 컴퓨팅에 관해 읽기 시작한 학부생입니다. Landauer의 원리로 인해 돌이킬 수없는 계산은 열을 소산합니다 (가역적 인 것은 열을 방출하지 않음). 나는 가역 컴퓨팅에 대해 들어 본 적이없는 교수님과 함께 연구했으며, 가역 컴퓨팅 이론이 왜 사소한 것이 아닌지 이해하기가 어려웠습니다.

그의 요점은 항상 입력을 저장할 수 있다는 것입니다. 즉 함수 가역적으로 만들고자 할 경우 새 함수 (또는 과 입력 의 마지막 비트 에 대해 s를 입력하면 첫 번째 비트 의 출력 과 다른 비트 의 입력 을 반환합니다 . 그런 다음 을 위해 출력을 버리고 저장 한 입력을 반환하면됩니다.$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}$

필자의 즉각적인 반대는 이것이 원래의 기능보다 많은 메모리를 차지한다는 것입니다. 그러나 출력을 비트로 제한하면 문제의 흥미를 회복하는 것처럼 보입니다. 이것이 일반적으로 가역 컴퓨팅의 의미입니까?$n$

또 다른 반대는 출력을 폐기 할 때 열을 소멸시킬 돌이킬 수없는 무언가를하고 있다는 것입니다. 그러나 우리는 초기 상태를 올바르게 회복했습니다. 어떻게 되돌릴 수 없습니까? 나는 열이있는 중요한 것이 전체 계산을 뒤집을 수 있는지, 모든 단계를 뒤집을 수 있어야하는지,이 아이디어가 잘못된 나무인지를 이해하기에 충분한 물리학을 모른다 .

가역 컴퓨팅에 대한 논의에서 누락 된 가역 컴퓨팅에는 두 가지 중요한 기능이 있습니다.

1. 가역적 기능은 bijection이어야하고
2. 가역성은 글로벌 수준뿐만 아니라 로컬 게이트 수준에서도 정의됩니다.

특히, 귀하의 확장을 위해 $\{0,1\}^n \rightarrow \{0,1\}^n$ 으로 $\{0,1\}^{2n} \rightarrow \{0,1\}^{2n}$ 복사하면 마지막에 어떤 일이 발생했는지 설명하지 않기 때문에 bijection을 보장하지 않습니다. $n$ 함수의 입력 비트가 아닙니다 $0^n$.

두 번째 요점은 실제로 물리학 적 관점에서 가역 컴퓨팅의 핵심 부분입니다. 물리적 프로세스는 단순히 전역 레벨에서 가열을 "실행 취소"할 수 없기 때문에 모든 게이트는 회로를 관련 물리에서 의미로 뒤집을 수 있어야합니다.

마지막으로 가역 컴퓨팅 이론은 불합리하게 복잡하지는 않지만 사소한 것은 아닙니다. 특히, 가역적으로 할 수있는 것보다 비가 역적으로 엄격하게 적은 레지스터 / 와이어로 구현할 수있는 일부 회로가 있습니다. 그러나, 비가 역적에서 가역적으로의 증가는 그리 나쁘지 않다.

일반적으로 고전적인 CS 과정에서는 가역 컴퓨팅이 거의 들리지 않습니다. 고전적인 계산과 거의 관련이 없기 때문입니다. 그러나 모든 양자 회로가 가역적이며 불필요한 얽힘을 피하기 위해 '정크'와이어에있는 것을 조심스럽게 다루어야하기 때문에 양자 컴퓨팅에서 중요한 주제입니다.