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論文資訊
- 類型：已發表論文
- 日期：2022-09-02
摘要
實際有用的計算是透過物理過程實例化的。資訊必須在系統配置中儲存和更新，其能量決定計算成本。為了描述熱力學和生物資訊處理，越來越多的結果將速率方程式作為計算的基礎力學。然而，嚴格應用這些連續時間隨機馬可夫動力學，排除了自然計算的範圍。在這個框架內，像非門（翻轉一位）和交換兩位這樣簡單的操作是無法存取的。我們證明，透過允許資訊儲存在系統的潛在狀態中，將工具集擴展到連續時間隱馬可夫動力學可以基本上消除約束。我們透過模擬沒有隱藏狀態就不可能實現的計算來證明這一點。我們設計並分析了熱力學無成本位翻轉，為速率方程式建模提供了反例。我們將其推廣到無成本 Fredkin 閘－圖靈完備（計算通用）的可逆計算中的關鍵操作。如果隨機熱力學要成為物理資訊處理範式的一部分，超越速率方程式動力學不僅是可能的，而且是必要的。