Billardkuglecomputer er en logisk model til at udføre reversible beregninger , en mekanisk computer baseret på Newtons bevægelseslove og foreslået i 1982 af Edward Fredkin og Tommaso Toffoli [1] .
I stedet for at bruge elektroniske signaler som i en konventionel von Neumann-arkitekturcomputer , anvender den principperne for bevægelse af billardkugler i fravær af friktion . Billardcomputeren kan bruges til at studere sammenhængen mellem reversible beregninger og reversible processer i fysik.
Billardcomputeren modellerer boolske logiske kredsløb, der i stedet for ledninger bruger stierne, som kuglerne bevæger sig afgrænset af vægge: Signalet kodes af tilstedeværelsen eller fraværet af kugler på stierne, og de logiske porte modelleres ved hjælp af kollisioner af kugler i krydsene af stierne. Især kan man vælge kuglernes veje på en sådan måde, at man opnår en Toffoli-port , en universel reversibel logikport , med hvilken enhver anden reversibel logikport kan opnås. Det betyder, at en korrekt valgt billardcomputer er i stand til at udføre alle beregninger [2] .
En billardcomputer kan modelleres ved hjælp af forskellige typer reversible cellulære automater , herunder blok og anden orden . I sådanne modeller bevæger kuglerne sig med en konstant hastighed langs koordinatakserne, hvilket er tilstrækkeligt til at modellere logiske kredsløb. Både kugler og vægge svarer til nogle grupper af levende (indeholdende 1) celler, og det omgivende felt er fyldt med døde (indeholdende 0) celler [3] .
En billardcomputer kan også implementeres ved at bruge levende soldatkrabber af arten Mictyris guinotae som billardkugler [4] [5] [6] .