可逆コンピューティングの「入力を保存する」方法の何が問題になっていますか？

私は、リバーシブルコンピューティングについて読み始めたばかりの学部生です。ランダウアーの原理により、不可逆的な計算は熱を散逸させます（そして、可逆的な計算は熱を散逸させません）。私はこれまでリバーシブルコンピューティングについて聞いたことがなかった教授と一緒に育てました。彼はリバーシブルコンピューティングの理論がなぜ些細なものではないのか理解するのに苦労していました。

彼のポイントは、常に入力を保存できるということでした。つまり、任意の関数で、可逆にしたい場合は、新しい関数定義します。（またはそして、あなたはちょうど入力の最後のビットに sを入れます）これは最初のビットに出力を返し、他のビットに入力を返します。次に、を反転するには、出力を破棄して、保存した入力を返すだけです。F R E V E R S I BのLのE：{ 0 、1 } のn → { 0 、1 } 2 N { 0 、1 } 2 N → { 0 、1 } 2 N 0 N N N $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}$

私の直接の反対は、これは元の関数よりも多くのメモリを必要とすることでした-一定の要因によるだけですが。ただし、出力をビットに制限すると、問題の面白さが回復します。これは通常、リバーシブルコンピューティングの意味ですか？$n$

もう1つの異論は、出力を破棄するときに、熱を放散させる不可逆的なことをしていることです。しかし、初期状態を正しく復元したので、どうすれば元に戻せないのでしょうか。熱がw / r / tで重要なのは計算全体を可逆にするためだけなのか、すべてのステップも可逆にする必要があるのか​​、あるいはこの考えが間違ったツリーの上にあるのかを理解するのに十分な物理学を知りません。

リバーシブルコンピューティングについてのあなたの議論から欠けているリバーシブルコンピューティングの2つの重要な機能があります。

1. 可逆関数は全単射でなければなりません。
2. 可逆性は、グローバルレベルだけでなく、ローカルゲートのレベルで定義されます。

$\{0,1\}^n \rightarrow \{0,1\}^n$$\{0,1\}^{2n} \rightarrow \{0,1\}^{2n}$$n$$0^n$

2番目の点に関しては、それは物理学の観点からリバーシブルコンピューティングの本質的な部分です。物理的プロセスは、グローバルレベルで加熱を単に「元に戻す」ことができないため、回路を物理学に関連する意味で可逆にするためには、すべてのゲートを可逆にする必要があります。

最後に、リバーシブルコンピューティングの理論は不当に複雑ではありませんが、それは間違いなく簡単ではありません。特に、可逆的であるよりも非可逆的に厳密に少ないレジスタ/ワイヤで実装できるいくつかの回路があります。ただし、非可逆から可逆に移行する際の爆破はそれほど悪くはありません。

一般に、リバーシブルコンピューティングが古典的なCSコースで登場することはほとんどありません。ただし、すべての量子回路は可逆的であり、不要な絡み合いを回避するために「ジャンク」ワイヤ上のものを注意深く処理する必要があるため、量子コンピューティングでは重要なトピックです。