Новости и события » Общество » Обнаружена новая странность квантового мира, возникающая при стирании информации

Обнаружена новая странность квантового мира, возникающая при стирании информации

Обнаружена новая странность квантового мира, возникающая при стирании информации

Проанализировав принцип Ландауэра с точки зрения квантовых вычислений, группа физиков из Ирландии обнаружила, что квантовая природа стираемой информации может приводить к значительно большему выделению тепла, чем допускает принцип Ландауэра, лежащий в основе вычислительной термодинамики. Это открытие может иметь большое значение, как минимум, в разработке тепловой защиты чипов для квантовых компьютеров.

Термодинамика вычислений заявила о себе в 1961, когда Рольф Ландауэр из IBM открыл связь между рассеиванием тепла и логически необратимыми операциями. Принцип Ландауэра гласит, что в любой вычислительной системе при потере 1 бита информации выделяется минимальная теплота в несколько джоулей. Принцип связывает информацию с термодинамикой.

За сто лет до Ландауэра венский ученый Людвиг Больцман и шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл сформулировали кинетическую теорию газов, воскресив идею древних греков о материи, состоящей из атомов. Отцы статистической динамики сразу же попытались найти лазейки во втором законе термодинамики. Так появился демон Максвелла, противоречащий принципу неубывания энтропии в замкнутых системах.

Работа Ландауэра вдохновила Чарльза Беннета исследовать идею обратимых вычислений. В 1982 году он заявил, что демон должен обладать памятью, и что не измерение, а стирание информации в памяти демона восстанавливает второй закон термодинамики. В результате родилась вычислительная термодинамика.

Команда профессора Джона Гулда из Тринити-колледжа Дублина тщательно изучила экспериментально реалистичный процесс стирания квантовой информации, учитывающий квантовую суперпозицию - кубит может быть одновременно в состоянии нуля или единицы, пишет Phys.org.

Исследователи отмечают, что классические компьютеры функционируют не в строгом соблюдении принципа Ланауэра, потому что это не идеальные системы. Однако он становится все более релевантным для квантовых вычислительных машин.

"Мы задались вопросом: какое значение имеет это явно квантовое свойство для протокола стирания? И ответ оказался неожиданным. Мы обнаружили, что даже в идеальном протоколе стирания - благодаря квантовой суперпозиции - возникнут очень редкие события, которые будут рассеивать тепло намного больше, чем определяет предел Ландауэра", - сказал профессор Гулд.

Ученые математически доказали, что эти события существуют и свойственны только квантовому миру. Это крайне необычное открытие - существование событий аномально высокого тепловыделения при стирании информации - может оказаться чрезвычайно важным для управления тепловым режимом будущих квантовых чипов.

В 2018 группа физиков описала новый вид квантового демона Максвелла - устройства, локально нарушающего второй закон термодинамики в системе. При этом демон не меняет энергию кубита и действует на расстоянии.


Германия даст доучиться студентам из Беларуси

Германия даст доучиться студентам из Беларуси

Вас отчислили из белорусского вуза в связи с нынешними репрессиями в стране? Став участником новой стипендиальной программы, можно получить немецкий диплом. В Германии появилась новая новая стипендиальная программа - Hilde Domin-Programm, созданная подробнее ...


загрузка...


загрузка...

Актуальные новости Украины на сегодня и последние события в мире экономики и политики, культуры и спорта, технологий, здоровья, происшествий, авто и мото

Вверх