| 講演名 | 2016-01-21 ［招待講演］断熱型磁束量子パラメトロンの可逆性と消費エネルギーに関する検討 竹内 尚輝(横浜国大), 山梨 裕希(横浜国大), 吉川 信行(横浜国大), |
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| 抄録(和) | 可逆計算は極限的に小さなビットエネルギーを有した低電力コンピュータを実現するためのキーテクノロジーとして注目されている．本研究では，時間可逆性と消費エネルギーの関係について研究し，断熱型超伝導論理を用いた可逆計算における時間可逆性の必要性について議論した．可逆磁束量子パラメトロン（Reversible quantum-flux-parametron: RQFP）ゲート中のジョセフソン接合の位相差の時間発展を解析し，位相差は常に可逆的に時間発展可能であることを示した．RQFPゲートを用いた論理演算に伴うビットエネルギーを熱力学的リミット（Landauerリミット）以下に低減できることを数値解析により示した．また比較として，不可逆回路である1-bit消去回路の解析も行った．数値解析により，1-bit消去回路のビットエネルギーは論理的または物理的不可逆性により生じる非断熱的状態遷移によって決まることを示した．上記の結果は，断熱的超伝導論理を用いた可逆計算では，非断熱的状態遷移を抑制するために時間可逆性が必要であることを示している． |
| 抄録(英) | Reversible computing is considered to be a key technology to achieve an extremely small bit energy in future computers. In this study, we investigated the relationship between time reversibility and energy dissipation, and discussed if time reversibility is required in reversible computing using adiabatic superconductor logic. We analyzed the evolution of phase differences of Josephson junctions in the reversible quantum-flux-parametron (RQFP) gate and confirmed that the phase differences can always change time reversibly. We calculated energy dissipation required for the RQFP gate to perform a logic operation and numerically demonstrated that the bit energy can fall below the thermal limit, or the Landauer bound, by lowering operation frequencies. We also investigated the 1-bit-erasure gate as a logically and physically irreversible gate. We calculated the bit energy of the irreversible gate and showed that energy dissipation of the gate is dominated by non-adiabatic state changes, which are induced by unwanted interactions between gates due to logical or physical irreversibility. Our results show that, in reversible computing using adiabatic superconductor logic, time reversibility is required to achieve a bit energy smaller than the Landauer bound without non-adiabatic processes caused by gate interactions. |
| キーワード(和) | QFP / 断熱回路 / 可逆計算 |
| キーワード(英) | QFP / Adiabatic Logic / Reversible Computing |
| 資料番号 | SCE2015-41 |
| 発行日 | 2016-01-14 (SCE) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | SCE |
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| 開催期間 | 2016/1/21(から1日開催) |
| 開催地（和） | 機械振興会館 |
| 開催地（英） | |
| テーマ（和） | 薄膜、SQUID及びその応用、一般 |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | 吉川 信行(横浜国大) |
| 委員長氏名（英） | Nobuyuki Yoshikawa(Yokohama National Univ.) |
| 副委員長氏名（和） | |
| 副委員長氏名（英） | |
| 幹事氏名（和） | 山梨 裕希(横浜国大) / 成瀬 雅人(埼玉大) |
| 幹事氏名（英） | Yuki Yamanashi(Yokohama National Univ.) / Masato Naruse(Saitama Univ.) |
| 幹事補佐氏名（和） | 赤池 宏之(名大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Hiroyuki Akaike(Nagoya Univ.) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Superconductive Electronics |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | ［招待講演］断熱型磁束量子パラメトロンの可逆性と消費エネルギーに関する検討 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | [Invited Talk] Study on Reversibility and Energy Dissipation in Adiabatic Quantum-Flux-Parametron Logic |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | QFP / QFP |
| キーワード(2)（和/英） | 断熱回路 / Adiabatic Logic |
| キーワード(3)（和/英） | 可逆計算 / Reversible Computing |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 竹内 尚輝 / Naoki Takeuchi |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 横浜国立大学(略称：横浜国大) Yokohama National University(略称：Yokohama Nat. Univ.) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 山梨 裕希 / Yuki Yamanashi |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 横浜国立大学(略称：横浜国大) Yokohama National University(略称：Yokohama Nat. Univ.) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 吉川 信行 / Nobuyuki Yoshikawa |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 横浜国立大学(略称：横浜国大) Yokohama National University(略称：Yokohama Nat. Univ.) |
| 発表年月日 | 2016-01-21 |
| 資料番号 | SCE2015-41 |
| 巻番号（vol） | vol.115 |
| 号番号（no） | SCE-412 |
| ページ範囲 | pp.29-34(SCE), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2016-01-14 (SCE) |