Principiul lui Landauer

Principiul Landauer , formulat pentru prima dată în 1961 de Rolf Landauer ^[1] la IBM , prevede că eliminarea unor biți de informații produce o cantitate de căldură care nu poate fi scăzută dincolo de o anumită limită. Prin urmare, principiul lui Landauer confirmă a doua lege a termodinamicii și a fost demonstrat experimental. ^[2] ^[3] Domeniul de studiu care tratează aceste probleme este cel al informațiilor cuantice și este unul dintre cele mai vitale în fizica contemporană; Paradoxul diavolului lui Maxwell este încă în mare măsură relevant.

Principiul lui Landauer a fost afirmat după cum urmează de Charles Bennett: ^[4]

Orice manipulare a informațiilor logic ireversibile , cum ar fi anularea unui bit sau confluența a două căi de calcul, trebuie să fie însoțită de o creștere corespunzătoare a entropiei gradelor de libertate care nu conțin informații ale aparatului care procesează informațiile sau mediul său .

În special, anularea unui pic de informații este asociată cu disiparea unei cantități de muncă dată de următoarea expresie, cunoscută sub numele de limita Landauer:

$W=kT\ln 2$ ${\ displaystyle W = kT \ ln 2}$ $W = kT \ ln 2$

unde este:

k este constanta lui Boltzmann
T este temperatura absolută a circuitului în kelvini
Ln 2 este logaritmul natural al lui 2, care este de aproximativ 0,69315

La 25 ° C (temperatura ambiantă sau 298,15 kelvin), limita Landauer reprezintă o energie de aproximativ 0,0178 electroni volți . Teoretic, un computer care funcționează la temperatura camerei ar putea comuta un miliard de biți pe secundă, consumând în același timp doar 2,85 picowați . ^{[ fără sursă ]}

Dacă nu se șterg nicio informație, calculul poate fi reversibil termodinamic și nu necesită eliberare de căldură. Toate acestea au dus la dezvoltarea unui calcul reversibil . Singura modalitate de a depăși această limită în conformitate cu Charles H. Bennett este dezvoltarea de noi tehnologii, cum ar fi computerul cuantic sau calculul reversibil .

Notă

^ Rolf Landauer , Irreversibilitatea și generarea căldurii în procesul de calcul , în IBM Journal of Research and Development , vol. 5, 1961, pp. 183-191.
^ (EN) Antoine Bérut, alții, Verificarea experimentală a principiului lui Landauer care leagă informația și termodinamica , în Nature , nr. 483, 8 martie 2012, pp. 187–189, DOI : 10.1038 / nature10872 .
^ Costul inevitabil al ștergerii unui bit , în Științe , 8 martie 2012.
^ CH Bennett, The thermodynamics of computation - a review , în International Journal of Theoretical Physics , vol. 21, 1982, pp. 905-940.

Controlul autorității	GND ( DE ) 7759353-4

Portalul de fizică

Portal IT

[1] Rolf Landauer , Irreversibilitatea și generarea căldurii în procesul de calcul , în IBM Journal of Research and Development , vol. 5, 1961, pp. 183-191.

[2] (EN) Antoine Bérut, alții, Verificarea experimentală a principiului lui Landauer care leagă informația și termodinamica , în Nature , nr. 483, 8 martie 2012, pp. 187–189, DOI : 10.1038 / nature10872 .

[3] Costul inevitabil al ștergerii unui bit , în Științe , 8 martie 2012.

[4] CH Bennett, The thermodynamics of computation - a review , în International Journal of Theoretical Physics , vol. 21, 1982, pp. 905-940.

[1]

[2]

[3]

[4]