W przełomowym odkryciu naukowcy z Wiedeńskiego Uniwersytetu Technologicznego (TU Wien) potwierdzili fundamentalną zasadę fizyki kwantowej: usuwanie informacji zawsze wymaga energii. Odkrycie to, opublikowane w Austrii, rzuca światło na skomplikowaną relację między informacją a energią, z potencjalnymi implikacjami dla przyszłych technologii kwantowych.
Badania, prowadzone przez profesora Jörga Schmiedmayera, koncentrowały się na zasadzie Landauera, która stwierdza, że wymazywanie informacji nigdy nie jest darmowe. Zasada ta ma istotne implikacje dla komputerów kwantowych i wyznacza fundamentalne ograniczenia przetwarzania informacji opartego na fizyce kwantowej. Zespół wykorzystał ultrachłodne chmury atomów do badania tego zjawiska.
„Tak zwana zasada Landauera stwierdza, że usuwanie informacji nigdy nie jest darmowe” – mówi profesor Jörg Schmiedmayer z Instytutu Atomowego TU Wien. „Bez względu na to, jak przechowujesz informacje, bez względu na to, jak oszczędnie i wydajnie działasz – usunięcie jednego bitu zawsze skutkuje co najmniej pewnym wzrostem entropii, a tym samym również utratą energii”. Zasada ta odgrywa ważną rolę w komputerach kwantowych i wyznacza fundamentalne ograniczenia przetwarzania informacji opartego na fizyce kwantowej.
Zespół schłodził tysiące atomów rubidu i uwięził je na chipie atomowym. Poprzez staranne pomiary interferencji między dwiema chmurami atomów, mogli określić, w jaki sposób informacje są tracone i jak przenoszona jest entropia. Pozwoliło im to potwierdzić, że zasada Landauera obowiązuje nawet w złożonych, wielocząstkowych systemach kwantowych.
„Jest to ważne potwierdzenie, że informacja i fizyka kwantowa są rzeczywiście splecione w tak ekscytujący i głęboki sposób, jak myślał Rolf Landauer” – mówi Jörg Schmiedmayer. „Daje nam to lepsze zrozumienie przyszłych technologii kwantowych – a także zbliża nas do zrozumienia fundamentalnych pytań fizyki kwantowej, zwłaszcza w odniesieniu do wciąż tajemniczego procesu pomiaru i zachowania systemów wielocząstkowych.”