12.03.2012

Физики впервые проверили принцип Ландауэра на практике

Физики впервые на практике продемонстрировали так называемый принцип Ландауэра. Статья ученых появилась в журнале Nature.

Принцип Ландауэра был сформулирован работавшим на тот момент в IBM Рольфом Ландауэром в 1961 году. Этот принцип утверждает, что вне зависимости от технической реализации вычислительной системы, при стирании одного бита информации выделяется не менее некоторого фиксированного количества теплоты. Фактически, работа, необходимая для стирания, пропорциональна термодинамической энтропии системы.

В рамках работы ученые получили простейшую модель бита. Для этого они поместили кремниевую частицу в коллоиде в потенциальную яму при помощи лазерного луча. Рядом располагалась еще одна яма. Перемещение частицы из одной ямы в другую соответствовало изменению состояния такого бита.

По словам ученых, в результате эксперимента им удалось приблизиться к теоретическому пределу, описанному Ландауэром. При этом количество теплоты, с замедлением процесса стирания сначала уменьшалось, однако вблизи предела практически оставалось неизменным.

В июне 2011 года в Nature появилась статья, авторы которой с теоретической точки зрения рассматривали принцип Ландауэра для квантовых компьютеров. В результате, им удалось установить, что наличие квантовой запутанности не влияет на принцип с той лишь разницей, что работа оказывается пропорциональна уже условной энтропии (квантовому аналогу классической энтропии).

При этом обнаружился неожиданный эффект - из-за того, что условная энтропия может быть отрицательной, работа при выполнении некоторых операций может оказываться меньше нуля. Как следствие, компьютер при работе будет не нагреваться, а охлаждаться.

Источники:

1. Lenta.Ru