Efek kuantum unik telah ditemukan di bidang penghapusan data

Beberapa informasi dapat dikodekan dalam posisi sebuah partikel (kiri atau kanan). Sedikit gila (biru) dapat dihapus dengan mengangkat orang gila ke satu sisi sampai partikelnya sampai ke kanan. Partikel kuantum (merah) juga bisa terowongan di bawah penghalang, yang menghasilkan lebih banyak panas. Kredit: Profesor Gold, Trinity College Dublin

Peneliti Trinity telah menemukan efek kuantum unik dalam menghapus data yang secara signifikan dapat terlibat dalam desainnya Komputasi kuantum Keripik. Penemuan menakjubkan mereka telah menghidupkan kembali paradoks “monster Maxwell” yang telah melanda fisikawan selama lebih dari satu setengah abad.

Termodinamika komputasi dikedepankan pada tahun 19161 ketika Rolf Landauer dari IBM menemukan hubungan antara pembuangan panas dan operasi yang secara logis tidak dapat diubah. Landware dikenal dengan mantra “fisik informasi”, yang mengingatkan kita bahwa informasi tidak abstrak dan dikodekan dalam perangkat keras fisik.

“Bit” adalah mata uang informasi (bisa 0 atau 1) dan Landwear menemukan bahwa jumlah panas sekecil apa pun dilepaskan ketika sesuatu dihilangkan. Ini dikenal sebagai keterbatasan peralatan lahan dan merupakan hubungan yang tepat antara teori informasi dan termodinamika.

Grup Kuis Profesor John Gold sedang menganalisis masalah dengan komputasi kuantum, di mana bit kuantum (hasil bagi, yang dapat berupa 0 dan 1 pada saat yang sama) dihapus.

Karya yang baru diterbitkan di jurnal, Surat ulasan fisik, Kelompok tersebut menemukan bahwa sifat kuantum dari data yang akan dihapus dapat menyebabkan deviasi besar dalam pembuangan panas, yang tidak terdapat dalam peluruhan bit konvensional.

Setan termodinamika dan Maxwell

Seperti ilmuwan Venesia Ludwig Boltzmann dan fisikawan Skotlandia James Crowell, dia menemukan teori dinamika gas seratus tahun sebelum dia menemukan mitologi Yunani kuno tentang pembuatan materi dan memperoleh makroskopis.

Profesor Gould mengatakan:

Mekanika statistik memberi tahu kita bahwa hal-hal seperti tekanan dan suhu dan bahkan hukum termodinamika dipahami oleh perilaku rata-rata komponen atom materi. Hukum kedua termodinamika berkaitan dengan entropi, yang merupakan ukuran ketidakteraturan dalam proses apa pun. Hukum kedua memberi tahu kita bahwa dengan tidak adanya gangguan eksternal, semua proses di alam semesta rata-rata meningkatkan entropinya dan mencapai keadaan yang dikenal sebagai kesetimbangan termal.

“Ini memberitahu kita bahwa ketika dicampur, dua gas pada suhu yang berbeda mencapai keadaan kesetimbangan baru pada suhu rata-rata. Dalam pengertian inilah hukum tertinggi di bawah setiap sistem dinamis. Tidak ada pengecualian: semuanya akan seimbang, bahkan Anda! “

Tetapi para pendiri mekanika statistik telah mencoba mencari-cari celah dalam hukum kedua sejak awal teori dinamika. Perhatikan kembali contoh gas tak seimbang: Maxwell membayangkan gas sekunder “berjari rapi” yang memiliki kemampuan untuk melacak dan memilah partikel menjadi gas berdasarkan kecepatannya.

Saat monster Maxwell dikenal, jebakan dalam kotak berisi gas dapat dengan cepat membuka dan menutup pintu, dan partikel panas dapat mengalir di satu sisi kotak tetapi membatasi musim dingin di sisi lain. Keseluruhan entropi telah terbukti menurun dan skenario ini tampaknya menjadi hukum kedua termodinamika karena mungkin lahirnya paradoks fisika paling terkenal.

Tapi bagaimana dengan penemuan LandWare tentang biaya biaya panas untuk menghapus data? Yah, tidak sepenuhnya dihargai, paradoks diselesaikan dan butuh 20 tahun lagi bagi monster Maxwell untuk akhirnya marah.

Pekerjaan Landware menginspirasi Charlie Bennett – bahkan di IBM – untuk menyelidiki konsep komputasi retrograde. Pada tahun 1982 Bennett berpendapat bahwa monster itu harus memiliki ingatan dan itu bukanlah ukuran tetapi penghapusan informasi dalam ingatan monster itu bahwa hukum ini mengembalikan hukum kedua dari paradoks. Dan, sebagai hasilnya, lahirlah termodinamika komputasi

Pencarian baru

Sekarang, 40 tahun kemudian, di sinilah pekerjaan baru, yang dipimpin oleh kelompok Profesor Gould, dengan sorotan pada termodinamika komputasi kuantum, muncul.

Dalam sebuah studi baru-baru ini, yang diterbitkan dengan kolaborator Universitas Manchester Harry Miller dan dua rekan postdoctoral di Trinity’s Quaysis Group, Mark Mitchison dan Giacomo Gueriniri, tim tersebut dengan hati-hati mempelajari proses erosi realistis eksperimental yang memungkinkan superposisi kuantum menjadi sama. Bisa).

Profesor Guel menjelaskan:

“Pada kenyataannya, komputer bekerja jauh lebih baik daripada paket landware untuk mengurangi pembuangan panas karena mereka bukanlah sistem yang sempurna. Namun, masih penting untuk memikirkan batasan karena seiring dengan menyusutnya komponen komputasi, batasan itu semakin dekat dan menjadi lebih relevan untuk mesin komputasi kuantum. Yang menakjubkan adalah dengan bantuan teknologi Anda benar-benar dapat menghapus hari ini untuk mencapai batasnya.

“Kami bertanya: ‘Apa yang membuat properti kuantum berbeda ini berbeda untuk menghapus protokol?’ Dan jawabannya adalah sesuatu yang tidak kami duga. Kami telah menemukan bahwa bahkan protokol penghapusan standar – karena superposisi kuantum – Anda mendapatkan kejadian yang sangat langka yang memindahkan panas jauh melampaui batas perangkat tanah.

“Di atas kertas kami membuktikan secara matematis bahwa fenomena ini ada dan itu adalah properti kuantum yang unik. Ini adalah temuan yang sangat tidak biasa yang bisa menjadi sangat penting untuk manajemen panas di chip kuantum masa depan – meskipun masih banyak lagi yang perlu dilakukan, terutama dalam analisis termodinamika dari operasi cepat dan implementasi gerbang lainnya.

“Bahkan di tahun 2020, monster Maxwell terus mengajukan pertanyaan mendasar tentang hukum alam.”

Referensi: Harry J. D. Miller, Giacomo Garnary, Mark T. “Quantum Raises Deleted Time Information Near Landware Boundaries” oleh Michison dan John Gold Surat ulasan fisik.
DOI: 10.1103 / fizableblit.15.1.10602

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Skrining sinar-X mengidentifikasi obat yang menjanjikan untuk pengobatan COVID-19

Sebuah tim peneliti, termasuk ilmuwan MPSD, telah mengidentifikasi beberapa kandidat untuk melawan obat tersebut SARS-CoV-2 coronavirus menggunakan sumber cahaya sinar-X PETRA III di German...

Teori konspirasi memengaruhi perilaku kita – bahkan jika kita tidak mempercayainya!

Paling tidak karena COVID-19 pandemi, teori konspirasi lebih relevan dari sebelumnya. Mereka diberitakan dan didiskusikan di hampir semua media dan komunikasi. Tapi...

“Doodle Ringan” Nyata dalam Waktu Nyata

Para peneliti di Tokyo Metropolitan University telah merancang dan menerapkan algoritme yang disederhanakan untuk mengubah garis yang digambar secara bebas menjadi hologram pada CPU...

Teleskop Webb NASA menyertakan tabir surya seukuran lapangan tenis untuk perjalanan jutaan kilometer

Kedua wajah tabir surya James Webb Space Telescope dinaikkan secara vertikal untuk mempersiapkan pelipatan lapisan tabir surya. Kredit: NASA / Chris Gunn Insinyur bekerja...

Mineralogi Hangat Global Mengelola Pusat Perlindungan Kehidupan Batin

Tim lapangan DeMMO dari kiri ke kanan: Lily Momper, Brittany Kruger, dan Caitlin Casar mengambil sampel air yang meledak dari toilet DeMMO. Pendanaan:...

Newsletter

Subscribe to stay updated.