Un computador que casi no consumiria energia.

Durante los ultimos 50 a~os la energia disipada por compuerta logica
ha disminuido considerablemente. Las tendencias indican que la
disipacion de energia por operacion logica en el a~o 2015 sera KT (K
la constante de Boltzman y T la temperatura).  Ahora, si suponemos que
tenemos una compuerta AND alimentada a 1V y que durante el cambio de
estado de esta compuerta (switching) se van 100 electrones a tierra,
la disipacion de energia es de 100eV que es aprox. 4000KT, disipacion
que sera alcanzada antes del 2000!  El minimo teorico de disipacion de
energia del tipo de dispositivos que usamos hoy en dia es de KTln(2)
=> un computador a temp. ambiente corriendo a 1 GHz con 10^18 puertas
en 1cm^3 disipara 3MW!!!!  "el dispositivo no se fundira sino que
explotara!". 
(NOTA: ya hoy en dia el 5% de la energia que se consume es
debida a computadores! segun el Wall Street Journal).

Una nueva tecnica llamada "logica reversible" (reversible logic)
permite que dispositivos operen con operaciones estilo CCD donde
ocurre una conmutacion de paquetes de carga de una manera reversible.

Una operacion AND es irreversible por ejemplo, ya que a cada operacion
hay una perdida de 1 bit de informacion.

La demostraciOn de Charles Bennet (1989) de que una maquina de Turing
ordinaria de operaciones irreversibles puede ser simulada por una
maquina de Turing de operaciones reversibles da pie a pensar en un
computador que disiparIa una energia igual a KT por bit en los
registros de salida de la maquina (las operaciones de escritura no son
en principio reversibles, se pierde el bit que se tenia almacenado,
sin embargo ciertas operaciones de escritura pueden ser reemplazadas
por secuencias de operaciones reversibles, excepto las de escritura de
los datos de salida del computador), mientras la mayor parte de las
operaciones no disiparIan energIa hacia el exterior del computador.

Para entender un poco mas el asunto, una compuerta logica reversible
es la compuerta de Fredkin que opera como sigue :

     ____
 A _|    |_ A'
 B _|    |_ B' 
 C _|    |_ C'
    |____|
     
- La compuerta tiene 3 entradas y 3 salidas (para no perder informacion).
- Una de las entradas (A) es una se~al de control. 

Tabla de verdad :

Si A = 0 => A'=A, B'=B, C'=C
Si A = 1 => A'=A, B'=C, C'=B  

Ahora, como Bennet demostrO, con una logica reversible como la de esta compuerta (ver que la informacion no se pierde como en A' = A AND B)  debe ser
posible implementar una maquina de Turing ordinaria...es decir algo equivalente a demostrar que cualquier operacion lOgica se puede implementar con solo
compuertas NAND.... ahi les dejo la inquietud porque aun no entiendo como, ni he encontrado la respuesta.

R. Merkle de Xerox entre otros han realizado implementaciones LC, CCD y
FET de estos dispositivos. 

Bibliografia :

1. Reversible electronic logic using switches, by Ralph C. Merkle,
   Nanotechnology 4 (1993) pages 21-40

2. http://nano.xerox.com/nanotech/reversible.html

3. http://www.ai.mit.edu/~cvieri/reversible.html

4. "BUILDING ARTIFICIAL BRAINS", Conferencia Dr. Hugo de Garis, 
    Logic Systems Lab., EPFL, Lausanne, abril 8, 1997