快捷搜索:

让麦克斯韦妖做功

  让麦克斯韦尔恶魔的工作

  科学家证实该理论不能清除能源信息
2011年2月10日MVP:科技日报作者:张立军
新闻中心>今日观点
本报记者常立军道琼斯传统意义上说,信息清理过程中需要消耗能源,更确切的说是一种散热。在1961年,Rolf Landau建议删除一些信息只需要一点能量,比如把一点点变成一个逻辑0的状态,这需要相对于系统的储热库温度为正的能量。这可以被看作是系统的热力学熵,所以这些熵被认为是清除一点信息所需的最基本的能量,但是新的研究表明,在不需要任何能量的情况下去除信息在理论上是可以实现的,并且可以支付信息去除成本研究人员澳大利亚昆士兰州格里菲斯大学的Joan Caparro和英国斯特拉斯克莱德大学的Stephen Barnett最近在皇家学会会议系列A中发表的一篇论文中,定量地描述了如何通过自旋角动量在零功耗下清除消息。扩大库存系统实现零能耗清晰消息必须使用除能量以外的其他库存系统,这是亚原子粒子的自旋角动量。 Vaccaro和Barnett证明,通过这个系统,能源成本可以完全避免。两个亚原子粒子都有一个自旋角动量,其量被描述为能量,必须被存储,但它与热量不同。热量是在量子比特和热储库之间交换的,角动量是量子比特和自旋库之间单个量子的交换。研究人员描述了如何通过重复量子位自旋和自旋自旋之间的逻辑运算从零状态开始,最终使两个自旋都处于逻辑零状态。最重要的是,他们证明,在使用自旋角动量而不是能量的系统中,清除量子存储器的成本已经被定义的逻辑状态值所补偿。从一开始就对这个有争议的假设给出一个合理的解释。研究人员解释说,这个设计很难实验。然而,他们的结果表明,物理定律不排除零能耗信息,与以前的研究相矛盾。研究人员指出,实际上确保系统能量退化是特别困难的。能量退化是不同自旋态的量子位和储存库,形成相同的能级。但即使条件不完善,一些能量也会丧失,没有什么理由可以像Landau方程预测的那样大。麦克斯韦的恶魔作品
清晰的信息没有能量,可以有这么多的领域,其中一个例子就是“麦克斯韦魔鬼的悖论”。麦克斯韦尔的例子提供了一种违反热力学第二定律的方法,它假定精灵从绝热容器中提取热量,并将所有的热量转换成机械能。隔热的容器被分成两个相等的隔间,中间有一个活门。容器中的空气分子在不规则的热运动时撞击在门上,并且精灵可以选择打开或关闭阀门以移动较快的分子(在较高的温度下)进入左栅格,较慢的分子(较低的温度)进入右侧,这样左右两厢温度就会高一低。麦克斯韦认为,整个过程中使用的能量是“分子是热还是冷”,这个信息。 1982年,贝内特解决这个悖论的方法是,必须清除精灵的记忆,以完成整个消耗能量的周期,然而,瓦卡罗和巴内特的论证结构表明,抹去精灵的记忆不会消耗而只需要一个使用自旋角动量来计算成本的存储库。在这个设计中,向导具有额外的成本资源,您可以从一个储热库中提取所有能量用于其他目的。 \\ u0026从绝热容器中分子可分三步进行分类:一,精灵无记忆,热储罐中有一种气体处于热平衡状态;第二步,将精灵储热罐分成两节,用热推操作工具将最快的分子捕捉到合适的盒子进行分选;第三步是使用Spin Storage清除Genie内存并恢复两个隔间之间的平衡。研究人员解释说,这个结果并不符合热力学第二定律的经典描述。热力学的第二定律仅适用于热库和热库,并不适用于更广泛的库。此外,麦克斯韦尔的例子表明,机械操作可以实现零能耗,这与整个系统的信息论熵增加有关。信息是物质
“条件熵符合价值的最大化,不仅用于储热系统,也用于能源节约”。 Vaccaro说结果可能是对于卡诺引擎的假设,其运作效率最大化。如果这台机器使用角动量储存库而不是热储存器,它将产生角动量而不是机械功。但是为了证明实际中的零能量去除信息是非常困难的,Vaccaro正在研究如何去除原子和光学系统中的信息,但是在实践中还是有效的证据。 Vaccaro补充说:“目前,我们需要清除信息的能源消耗接近于Landau理论阈值,而且这项研究的重要性反映在比实际存储设备更基本的概念上。信息是重要的,因为它的成本消除能源,我们认为这些信息比以前更深层次的原因。“

您可能还会对下面的文章感兴趣: