Обнаружена новая странность квантового мира, возникающая при стирании информации

Термодинамика вычислений заявила о себе в 1961, когда Рольф Ландауэр из IBM открыл связь между рассеиванием тепла и логически необратимыми операциями. Принцип Ландауэра https://ru.wikipedia.org/wiki/%d0%9f%d1%80%d0%b8%d0%bd%d1%86..., 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 https://ru.wikipedia.org/wiki/%d0%94%d0%b5%d0%bc%d0%be%d0%bd... 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, https://phys.org/news/2020-10-team-uniquely-quantum-effect-e... 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 https://hightech.plus/2018/12/22/demon-maksvella-teleportiro... новый вид квантового демона Максвелла — устройства, локально нарушающего второй закон термодинамики в системе. При этом демон не меняет энергию кубита и действует на расстоянии.