الكمبيوتر العادي يحسب عن طريق دفع الشحنات الكهربائية عبر الأسلاك. ولكن هل يمكن الحساب باستخدام الحرارة؟ شبكة من الأنابيب يتدفق فيها الماء الساخن والبارد يمكنها تنفيذ عمليات منطقية بسيطة إذا تم توصيل الأنابيب بالترتيب الصحيح. تعمل فروق درجات الحرارة كصمامات في المعالج، ولكن بدلاً من الجهد الكهربائي، لدينا فرق الحرارة.
لقد اقترح بالفعل بناء مثل هذه الحواسيب الحرارية، لكن لها ثمن: كل عملية حسابية تتطلب تبديد القليل من الحرارة، وإلا سيغرق الإشارة في التقلبات العشوائية لدرجة الحرارة. استنتج مؤلفو العمل الجديد معادلات دقيقة تربط دقة الإجابة، وسرعة نقل المعلومات، وفقدان الطاقة الحتمي. لا يمكن التخلص من الأخطاء تمامًا: حتى مع إنفاق كبير جدًا من الحرارة، يبقى مستوى أدنى من الضوضاء تحدده أحجام الخزانات الحرارية.
عندما يتم توصيل عدة عناصر حرارية في سلسلة لتنفيذ مهمة معقدة، لا تزيد تكاليف الطاقة بشكل متناسب مع عدد العناصر فحسب. أظهر المؤلفون: بالنسبة لشبكة طولها L، تزداد الخسائر مثل L مضروبًا في لوغاريتم L، وفي حالة تضخيم الضوضاء بقوة، حتى L مكعب. تصبح الدوائر الحرارية الكبيرة شرهة بشكل غير عملي، ويجب البحث عن طرق لتبريد أو عزل كل مرحلة.
يربط العمل بين فيزياء العمليات الحرارية ونظرية المعلومات. إنه يعطي المهندسين مؤشرات واضحة: مقدار الطاقة التي يجب إنفاقها حتى يحسب الكمبيوتر الحراري بالدقة المطلوبة، وأين يقع الحد الذي لا معنى لتجاوزه.
الحد الأدنى لمستوى الخطأ في الكمبيوتر الحراري يشبه الضوضاء في جهاز الراديو: حتى مع الضبط المثالي، يبقى هسهسة خفيفة بسبب الحركة الحرارية للإلكترونات.