Each step that results in a bit of information being ``forgotten'' by a computing device has an intrinsic energy cost. Although any Turing machine can be rewritten to be thermodynamically reversible without changing the recognized language, finite automata that are restricted to scan their input once in ``real-time'' fashion can only recognize the members of a proper subset of the class of regular languages in this reversible manner. We study the energy expenditure associated with the computations of deterministic and quantum finite automata. We prove that zero-error quantum finite automata have no advantage over their classical deterministic counterparts in terms of the maximum obligatory thermodynamic cost associated by any step during the recognition of different regular languages. We also demonstrate languages for which ``error can be traded for energy'', i.e. whose zero-error recognition is associated with computation steps having provably bigger obligatory energy cost when compared to their bounded-error recognition by real-time finite-memory quantum devices. We show that regular languages can be classified according to the intrinsic energy requirements on the recognizing automaton as a function of input length, and prove upper and lower bounds.


翻译:导致信息被计算机设备“ 忘记” 的每一步都有一定的内在能量成本。 虽然任何图灵机器都可以在不改变公认语言的情况下被重新写成热动力可逆性, 但限制自动数据仅限以“ 实时” 方式扫描一次输入, 只能以这种可逆的方式识别正常语言类别中适当子集的成员。 我们研究与计算确定性和数量限制自动数据相关的能量支出。 我们证明, 零温度量定量自动数据相对于其传统的确定性对等器没有优势, 在承认不同常规语言期间任何步骤相关的最大强制温度动力成本方面。 我们还展示了“ error” 可以用于交换能源的语言, 也就是说, 与计算步骤相关的零温度识别与计算步骤相挂钩的强制能源成本比, 与实时限量定量定量定量定量定量定量量设备对其约束性对应器的识别值相比, 。 我们显示, 正常语言可以按照识别自动约束的内在能量要求进行分类, 并证明, 其上层和下层的输入功能。

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