Фізики встановили, що принцип Ландауера виконується для квантових систем.  Із цього принципу, зокрема, випливає, що квантовий комп'ютер при виконанні деяких операцій охолоджується, а не нагрівається, як його звичайний "колега".

Принцип Ландауера був сформульований Рольфом Ландауером з IBM в 1961 році. Він стверджує, що, в незалежності від технічної реалізації обчислювальної системи, при втраті одного біта інформації виділяється не менше деякої фіксованої кількості теплоти, обумовленої формулою Ландауера. Тобто, робота, необхідна для стирання інформації пропорційна термодинамічній ентропії системи.

У рамках роботи фізики вивчали процес стирання інформації у квантовому комп'ютері (раніше вчені вже встановили, що кожна операція в такому комп'ютері зводиться до серії оборотних обчислень - для яких принцип Ландауера не діє, і стирань). Зокрема, вчені розглядали системи, всередині яких було квантове заплутування - взаємозв'язок між параметрами об'єктів (наприклад, станами кубітів).

Виявилося, що наявність квантових ефектів, наприклад, заплутування квантових станів, загалом кажучи, не впливає на принцип Ландауера й робота як і раніше пропорційна ентропії (правда, у цьому випадку мова йде про умовну ентропію - імовірнісний аналог термодинамічної ентропії).

При цьому, щоправда, виявився ефект, що суперечить класичним уявленням. Справа в тому, що умовна ентропія може бути негативною, отже, робота, необхідна для стирання біта, може бути менше нуля. Тобто, при виконанні деякої операції, комп'ютер буде не нагріватися, а охолоджуватися. При цьому, щоправда, при створенні інформації температура все рівно буде збільшуватися, оскільки для системи виконуються звичайні закони збереження.

Стаття вчених опублікована в журналі Nature, а її препринт доступний на сайті arXiv.org.

За матеріалами: lenta.ru