Irreversibilität und Wärmeerzeugung im Rechenprozess

Es wird argumentiert, dass Rechenmaschinen zwangsläufig Geräte beinhalten, die logische Funktionen ausführen, welche keine eindeutige Inverse besitzen. Diese logische Irreversibilität ist mit physikalischer Irreversibilität verbunden und erfordert eine minimale Wärmeentwicklung pro Maschinenzyklus, typischerweise in der Größenordnung von kT für jede irreversible Funktion. Diese Dissipation dient dem Zweck, Signale zu standardisieren und von ihrer genauen logischen Vorgeschichte unabhängig zu machen. Zwei einfache, aber repräsentative Modelle bistabiler Geräte werden einer genaueren Analyse der Schaltkinetik unterzogen, um die Beziehung zwischen Geschwindigkeit und Energieverlust zu ermitteln und die Auswirkungen von Fehlern, die durch thermische Fluktuationen induziert werden, abzuschätzen.