reversible gate چیست ؟ وچه کاربردی دارد ؟

[alizamany74]

سلام آقایون و خانوما
کسی در مورد این عنوانی که نوشتم اطاعاتی داره ؟
کلا چی هست و به چه دردی می خوره ؟
و فرقش با گیت های معمولی چیه ؟

ممنون از پاسخ گو

[voyager2020]

پاسخ : reversible gate چیست ؟ وچه کاربردی دارد ؟

اولا تشکر که این سوال رو پرسیدید
دوم اگر مباحث انتروپی و ترمودینامیک رو تا حدودی اطلاع داشته باشید بهتر متوجه قضیه خواهید شد
در حال حاضر بیشتر انرژی مصرفی و البته مشکلات ساختاری ناشی از ناتوانی در کاهش سایز گیت از همین مسئله انرژی و افزایش بیش از حد گرما در تراشه ها ناشی میشه! و باید این مسئله رو بدونیم که علت این تولید گرما جدای از قانون اهم بیشتر ناشی از تغییر وضعیت تا تاگل شدن گیتها یا در واقع تخلیه ی خازن هاست! که به نحوی باید کنترل بشه !(سرعت کلید زنی گیت ها) به عبارتی افزایش انتروپی!
پس اگر به طریقی بتونیم به جای از بین بردن انرژی اون رو تبدیل کنیم میتونیم از انرژی استفاده کنیم به جای اینکه اون رو از بین ببریم! مثلا در تبدیل یک وضعیت یا استیت کوانتومی به یک استیت یا وضعیت کوانتومی دیگر انتروپی افزایش پیدا میکنه ولی اگر تبدیل کنیم میتونیم انتروپی رو ثابت نگه داریم !(تا حدودی) و در حالت کلی وضعیت سیستم رو حفظ کنیم!
مثلا اگر استیت یک بیت تغییر کرد استیت بیت دیگری دقیقا به اندازه بیت قبلی تعویض شود!
در گیت های برگشت پذیر حتما باید تعداد ورودی ها و خروجی ها برابر باشند تا گیت برگشت پذیر باشد

[alizamany74]

پاسخ : reversible gate چیست ؟ وچه کاربردی دارد ؟

خیلی خیلی ممنون از پاسختون
اون طوری که من فهمیدم احتمالا ، گیت های برگشت پذیر ، گرمای تولید شده (توسط شارژو دشارژ خازن ها) رو یه جوری کنترل می کنند ؟
درست میگم ؟

[voyager2020]

پاسخ : reversible gate چیست ؟ وچه کاربردی دارد ؟

نه دقیقا!(کنترل گرما و در نتیجه فشرده کردن تعداد بیشتری گیت در واحد سطح و یا به صورت سه بعدی اثر جانبی هست)
ولی اگر به صورت الکترونیکی به مسئله نگاه کنیم برداشت شما تقریبا صحیح هست!
قضیه به انتروپی اطلاعات مربوط میشود! اگر به صورت کلی! به یک سیستم با گیت های برگشت پذیر در حالت سوئیچینگ نگاه کنیم تقریبا تعداد یک ها و صفر ها تغییری نمیکنه! در واقع گیت ها طوری طراحی شده اند که اگر بیتی تغییر وضعیت داد بیت دیگری عکس بیت قبلی تغییر وضعیت بده تا مجبور به تغییر وضعیت سیستم و تغییر انتروپی نباشیم! در واقع هر قدر این تغییر وضعیت کمتر باشه انتروپی هم کمتر افزایش پیدا میکنه!
تا بحال نمونه ی عملی از این گیت ها ساخته نشده ظاهرا در چند سال اخیر در سطوح ازمایشگاهی و در مواردی مشابه کامپیوتر های کوانتومی بیشتر مورد توجه بوده! فکر نمیکنم به صورت عملی به این زودی باهاش مواجه بشید (البته یه سری گیت هست که توسط مردم پیشنهاد و طراحی شده ولی تجاری نبوده)

[alizamany74]

پاسخ : reversible gate چیست ؟ وچه کاربردی دارد ؟

باز هم خیلی ممنون
مثلا توفولی یکی از این گیت هاست ؟
میشه یکم توضیح در موردش بدید ؟

[voyager2020]

پاسخ : reversible gate چیست ؟ وچه کاربردی دارد ؟

در فیزیک و ترمودینامیک یه بحثی هست به اسم تقارن! برگشت پذیر بودن یک گیت یه جورایی شبیه تقارن هست! همونطوری که بالا گفتم گیتی برگشت پذیر حساب میشه که به تعداد ورودی ها خروجی داشته باشه! در واقع دقیقا باید بتونیم تحت شرایطی از خروجی ها ورودی ها رو نتیجه بگیریم یعنی نباید اطلاعات از بین بره ! (براساس اصل لانه ی کبوتری)
البته یه سری گیت معمولی هم هستند که برگشت پذیر هستن ولی یونیورسال نیستند (مثال NOT) یعنی نمیشه سایر گیت ها رو از روی این گیت ساخت!
اگر جدول صحت گیت های یونیورسال (مشابه NAND-NOR یا AND-OR)
Toffoli gate
Fredkin gate
بررسی و با گیت های معمول مقایسه کنیم میبینیم برای ساخت این گیتها تعداد ورودی ها با خروجی ها برابره و یک ورودی مثل کنترل یا identity دارند که وضعیت یا تغییر استیت ورودی رو به خروجی منتقل میکنه در واقع همه ی ورودی ها رو میشه دوباره از خروجی ها نتیجه گرفت و تمام اطلاعات و استیت ها در خروجی ها موجوده و تحت شرایطی قابل بازیافت!
در گیت Toffoli سه ورودی طبق رابطه ی زیر به سه خروجی مپ شده:

a,b,c=> a,b,(c XOR (a AND b))