បញ្ហា (The Problem)៖ អត្ថបទនេះដោះស្រាយបញ្ហានៃការប្រើប្រាស់ថាមពលខ្ពស់ និងការសាយភាយកម្ដៅនៅក្នុងសៀគ្វីឌីជីថល ដោយធ្វើការសិក្សាលើច្រកតក្កវិជ្ជាដែលអាចត្រឡប់វិញបាន (Reversible Logic Gates) សម្រាប់កុំព្យូទ័រទូទៅ និងកុំព្យូទ័រខ្វាន់ទុំ (Quantum Computing)។
វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការសិក្សានេះបានធ្វើការត្រួតពិនិត្យជាប្រព័ន្ធលើគោលការណ៍ ទ្រឹស្តី និងប្រភេទនៃច្រកតក្កវិជ្ជាដែលអាចត្រឡប់វិញបាន ព្រមទាំងប្រៀបធៀបដំណើរការរបស់វាជាមួយច្រកតក្កវិជ្ជាធម្មតា។
លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖
| វិធីសាស្ត្រ (Method) | គុណសម្បត្តិ (Pros) | គុណវិបត្តិ (Cons) | លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result) |
|---|---|---|---|
| Conventional Logic Gates (Irreversible) ច្រកតក្កវិជ្ជាធម្មតា (មិនអាចត្រឡប់វិញបាន) |
ងាយស្រួលក្នុងការរចនា និងត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយជាស្តង់ដារនៅក្នុងឧស្សាហកម្មផលិតគ្រឿងអេឡិចត្រូនិចបច្ចុប្បន្ន។ | បាត់បង់ព័ត៌មានកំឡុងពេលគណនា ដែលបណ្តាលឱ្យមានការសាយភាយកម្ដៅ និងស៊ីថាមពលខ្ពស់ (ផ្អែកលើគោលការណ៍ Landauer) ព្រមទាំងមានដំណើរការយឺតជាងបន្តិច។ | សម្រាប់ឧបករណ៍បូក/ដក 4-bit ប្រើប្រាស់ថាមពល 0.08173W និងមានការពន្យារពេល 9.882nS។ |
| Reversible Logic Gates ច្រកតក្កវិជ្ជាដែលអាចត្រឡប់វិញបាន |
មិនមានការបាត់បង់ព័ត៌មាន កាត់បន្ថយការប្រើប្រាស់ថាមពល និងការពន្យារពេល ព្រមទាំងជាមូលដ្ឋានគ្រឹះដ៏សំខាន់សម្រាប់ប្រព័ន្ធកុំព្យូទ័រខ្វាន់ទុំ (Quantum Computing)។ | មានភាពស្មុគស្មាញ តម្រូវឱ្យមានធាតុចូលច្រេីន (Inputs) បង្កើតនូវទិន្នផលសំរាម (Garbage Outputs) ដែលត្រូវគ្រប់គ្រង និងមានតម្លៃថ្លៃក្នុងការផ្លាស់ប្តូរពីប្រព័ន្ធចាស់។ | សម្រាប់ឧបករណ៍បូក/ដក 4-bit អាចកាត់បន្ថយការប្រើប្រាស់ថាមពលមកត្រឹម 0.08143W និងការពន្យារពេលមកត្រឹម 7.850nS។ |
ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ អត្ថបទស្រាវជ្រាវនេះមិនបានបញ្ជាក់លម្អិតអំពីកម្មវិធី ឬឧបករណ៍ផ្នែករឹងជាក់លាក់ដែលត្រូវបានប្រើប្រាស់សម្រាប់ការពិសោធន៍នោះទេ ប៉ុន្តែវាទាមទារនូវឧបករណ៍ក្លែងធ្វើកម្រិតខ្ពស់។
ឯកសារនេះគឺជាអត្ថបទត្រួតពិនិត្យ (Review Paper) ដែលប្រមូលផ្តុំទ្រឹស្តី និងទិន្នន័យពីការស្រាវជ្រាវមុនៗ ដោយមិនបានប្រមូលទិន្នន័យពីបរិបទប្រជាសាស្ត្រ ឬភូមិសាស្ត្រណាមួយឡើយ។ ហេតុនេះវាមិនមានហានិភ័យនៃភាពលម្អៀងទិន្នន័យ (Data Bias) នោះទេ។ សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជា នេះគឺជាប្រភពឯកសារទ្រឹស្តីដ៏សំខាន់សម្រាប់ផ្សព្វផ្សាយចំណេះដឹងអំពីបច្ចេកវិទ្យាអនាគត (Quantum & Low-power VLSI) ដល់អ្នកស្រាវជ្រាវក្នុងស្រុក។
ទោះបីជាការអភិវឌ្ឍកុំព្យូទ័រខ្វាន់ទុំនៅឆ្ងាយសម្រាប់កម្ពុជាក៏ដោយ ប៉ុន្តែគោលការណ៍សន្សំសំចៃថាមពលរបស់ Reversible Logic មានសក្តានុពលខ្ពស់សម្រាប់វិស័យរចនាប្រព័ន្ធអេឡិចត្រូនិច។
ការអនុវត្តបច្ចេកវិទ្យានេះនៅកម្ពុជានឹងទាមទារពេលវេលា និងការបណ្តុះបណ្តាលធនធានមនុស្សផ្នែករចនាសៀគ្វីឌីជីថល (VLSI) ប៉ុន្តែវាជាជំហានដ៏ចាំបាច់ឆ្ពោះទៅរកការអភិវឌ្ឍន៍ឧបករណ៍ IoT និងប្រព័ន្ធកុំព្យូទ័រប្រកបដោយចីរភាព។
ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖
| ពាក្យបច្ចេកទេស | ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) | និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition) |
|---|---|---|
| Reversible Logic Gate | ជាប្រភេទច្រកតក្កវិជ្ជាដែលអនុញ្ញាតឱ្យគេទាញយកទិន្នន័យដើម (Input) មកវិញបានយ៉ាងសុក្រឹតតាមរយៈលទ្ធផល (Output) ដោយគ្មានការបាត់បង់ព័ត៌មានកំឡុងពេលគណនា ដែលជួយសន្សំសំចៃថាមពលខ្ពស់។ | ដូចជាការគណនាគណិតវិទ្យាដែលយើងអាចបូកទៅមុខ ហើយអាចដកត្រឡប់មកក្រោយវិញដើម្បីរកលេខដើមបានដោយមិនបាត់បង់ទិន្នន័យ។ |
| Landauer's Principle | ជាគោលការណ៍រូបវិទ្យាដែលពន្យល់ថា រាល់ពេលដែលមានការលុបចោល ឬការបាត់បង់ទិន្នន័យមួយប៊ីត (1 Bit) នៅក្នុងប្រព័ន្ធកុំព្យូទ័រ វានឹងបញ្ចេញនូវថាមពលកម្ដៅអប្បបរមាមួយ។ ប្រព័ន្ធ Reversible Logic ប្រើប្រាស់គោលការណ៍នេះដើម្បីបញ្ចៀសការបង្កើតកម្ដៅ។ | ដូចជាការប្រើប្រាស់ជ័រលុបលុបអក្សរនៅលើក្រដាស ដែលរាល់ការត្រដុសលុបអក្សរម្តងៗតែងតែបង្កើតជាកម្ដៅតិចតួច។ |
| Quantum Cost | ជារង្វាស់ដែលប្រើដើម្បីគណនាពីចំនួនធនធាន ឬចំនួនច្រកមូលដ្ឋានខ្វាន់ទុំ (2x2 unitary gates) ដែលត្រូវការចាំបាច់ដើម្បីអនុវត្តប្រតិបត្តិការនៃសៀគ្វីខ្វាន់ទុំមួយ។ តម្លៃនេះកាន់តែទាប មានន័យថាសៀគ្វីកាន់តែមានប្រសិទ្ធភាព។ | ដូចជាការគណនាថ្លៃដើម ឬចំនួនឥដ្ឋដែលត្រូវចំណាយដើម្បីសាងសង់ជញ្ជាំងមួយ ប្រើឥដ្ឋកាន់តែតិច ចំណាយកាន់តែអស់តិច។ |
| Garbage Outputs | ជាលទ្ធផលបន្ថែមដែលត្រូវតែបង្កើតឡើងដើម្បីរក្សាតុល្យភាពចំនួនធាតុចូល និងធាតុចេញ (Input ស្មើនឹង Output) សម្រាប់ឱ្យសៀគ្វីអាចត្រឡប់ថយក្រោយវិញបាន ប៉ុន្តែទិន្នផលទាំងនេះមិនត្រូវបានយកទៅប្រើប្រាស់សម្រាប់ការគណនាបន្តទៀតទេ។ | ដូចជាកម្ទេចឈើដែលសល់ពីការឆ្លាក់រូបចម្លាក់ ដែលចាំបាច់ត្រូវតែមាន ទោះបីជាយើងមិនត្រូវការវាក៏ដោយ។ |
| Qubit | ជាឯកតាមូលដ្ឋាននៃព័ត៌មាននៅក្នុងកុំព្យូទ័រខ្វាន់ទុំ ដែលខុសពីកុំព្យូទ័រធម្មតា (មានត្រឹមលេខ 0 ឬ 1) ព្រោះវាអាចមានទម្រង់ជាលេខ 0 ផង លេខ 1 ផង ឬជាការបន្សំនៃលេខទាំងពីរក្នុងពេលតែមួយ (Superposition)។ | ដូចជាកាក់ដែលកំពុងវិលលើតុ ដែលយើងមិនទាន់ដឹងច្បាស់ថាវាជាក្បាល (0) ឬបន្ទះ (1) រហូតទាល់តែវាធ្លាក់ដល់ដី។ |
| Feynman gate / CNOT Gate | ជាច្រកតក្កវិជ្ជាខ្វាន់ទុំប្រភេទត្រួតពិនិត្យ (Controlled Gate) ដែលវានឹងធ្វើការត្រឡប់តម្លៃ (Flip) នៃប៊ីតទីពីរ លុះត្រាតែប៊ីតទីមួយមានតម្លៃស្មើនឹង ១។ វាដើរតួជាមូលដ្ឋានក្នុងការបង្កើតបណ្ដាញភ្ជាប់ទំនាក់ទំនង (Entanglement) ក្នុងកុំព្យូទ័រខ្វាន់ទុំ។ | ដូចជាកុងតាក់ភ្លើងឆ្លាតវៃ ដែលអំពូលទីពីរនឹងបិទឬបើក លុះត្រាតែកុងតាក់ទីមួយត្រូវបានចុចបើកជាមុនសិន។ |
| Toffoli Gate | ជាច្រកតក្កវិជ្ជាដែលអាចត្រឡប់វិញបាន ដែលមានធាតុចូល៣ និងធាតុចេញ៣ ដោយវានឹងផ្លាស់ប្តូរតម្លៃប៊ីតទី៣ (Flip) លុះត្រាតែប៊ីតទី១ និងទី២ មានតម្លៃស្មើ ១ ទាំងអស់ (Controlled-Controlled-NOT)។ | ដូចជាទ្វារសុវត្ថិភាពធនាគារមួយដែលត្រូវការមនុស្សពីរនាក់កាន់សោរផ្សេងគ្នាមកចាក់ព្រមគ្នា ទើបអាចបើកទ្វារទីបីចូលទៅខាងក្នុងបាន។ |
| Information Lossless | គឺជាដំណើរការគណនាដែលរក្សាទិន្នន័យទាំងអស់ឱ្យនៅដដែលតាំងពីដើមរហូតដល់ចប់ ដោយមិនមានការបោះបង់ទិន្នន័យចោល ដើម្បីធានាថាវាអាចត្រឡប់ទៅជាស្ថានភាពដើមវិញបាន។ | ដូចជាការរុះរើផ្ទះក្មេងលេង (Lego) ដែលយើងអាចរក្សាទុកដុំតូចៗទាំងអស់ដោយមិនបាត់បង់ ដើម្បីយកទៅផ្គុំជារូបរាងដើមវិញនៅពេលក្រោយដោយគ្មានការខ្វះចន្លោះ។ |
អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖
ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖
