中科大80后教授陆朝阳获美国物理学会设立的量子计算奖

前者提出著名的兰道尔原理,在平衡态擦除1比特信息所需的最小能量为kTln2(k为玻尔兹曼常数,T为环境温度),并由此给出了计算机的理论能耗下限。后者则是量子密钥分发和量子隐形传态方案的创始人之一。奖项每年颁发一次,旨在表彰量子信息科学领域新近的杰出贡献,尤其是利用量子效应来执行纯经典方法难以实现的计算...

熵与信息(三):麦克斯韦妖的百年纠葛

所以只有这种情况,也就是只有擦除信息才会消耗能量,而且消耗的能量还有一个下限。现在这个理论也被称为兰道尔原理。其实在更早的1951年,著名物理学布里渊还声称,他发现了一个重要的物理定律:每次测量过程都伴随着一个熵增,而且存在一个熵增下限,如果低于这个下限,测量无法完成。因为布里渊的这个说法当时很多科学...

量子计算天生“可逆”吗?|量子计算群英会(三)

因此,兰道尔原理的直接后果是导致所谓摩尔定律的终结。因为现有的不可逆计算机物理上必须消耗能量,并以热量的形式散发。当计算的速度越快或集成元件数目越多,产生的热量就越多。兰道尔等提出的可逆计算概念突破了这种极限。1973年,贝奈特证明了那种不要擦除信息的逻辑上可逆的计算原则上是可行的,经典计算可以靠改进电路...

三种信息动力学:如何识别元胞自动机中的涌现?

著名的兰道尔原理建立起了信息和物理学中能量这一概念的联系。其中提出,每擦除1bit信息,需要消耗kTln2焦耳的能量。那这样的信息损毁,在分布式计算中扮演着什么角色呢?它和前面提到过的信息修正又有什么关联呢?为了刻画这种不可逆的信息损毁,我们引入本文最后一个定量指标,其名称就叫做信息损毁(informationdestr...

科学家成功发展了热力学第三定律的“量子版本”

但两者似乎相互矛盾。“从信息论中,我们知道了所谓的兰道尔原理。它说删除一点信息需要非常特定的最小能量,“TUWien原子研究所的MarcusHuber教授解释说。然而,热力学说,你需要无限量的能量才能将任何东西冷却到绝对零度。但是,如果删除信息和冷却到绝对零度是一回事,那么它们如何结合在一起?

科普书单·新书|动物为什么吃不胖

本套丛书共由六部著作组成,其中,三部侧重于深化对量子理论基本原理的理解;三部侧重于普及对量子技术的基础理论和技术发展概况的了解(www.e993.com)2024年11月9日。”《量子佯谬:没有人看时月亮还在吗?》(乔从丰著)一书通过集中讲解“量子鸽笼”现象、惠勒延迟选择实验、量子擦除实验、“薛定谔猫”的思想实验、维格纳的朋友、量子杯球魔术等来...

超能课堂:热是什么?(下)|粒子|引力|麦克斯韦|爱因斯坦|热力学...

1961年,IBM的兰道尔在信息论的基础上提出兰道尔原理,终于从原理上解决了麦克斯韦妖问题。兰道尔指出,擦除1bit信息至少需要消耗kTIn2功并向环境释放相同的热量。事实上,1982年兰道尔在IBM的同事本奈特证明了测量、读写复制等数据操作原则上可以不消耗能量也不导致熵增,唯有擦除信息属于逻辑上不可逆操作,需要能量,自此麦克...

如何从信息的角度来看待物理学?从麦克斯韦妖说起

兰道尔原理(形式一):擦除一比特信息至少需要向环境耗散kBTln2的能量,其中kB为玻尔兹曼常数,T为环境温度。兰道尔原理(形式二):擦除一比特信息会导致环境的熵至少增加kBln2。有了以上铺垫,我们可以来讲述贝内特的解决方案了。贝内特在这里着重强调的仍然是可操作性。

这个赌徒连接了物质与信息

解答这一谜题的第二片关键拼图是兰道尔原理。1961年,罗夫·兰道尔(RolfLandauer)提出,任何逻辑不可逆运算(例如从内存中擦除信息)都会导致少量非零的功转化为热逸散到环境中,并相应地导致熵增加。兰道尔的信息擦除原理将信息和热力学联系起来。他后来表示:“信息是物理实体。”...

科技进步与“信息灾难”:2245年地球的一半将转化为数字信息质量

Landauer预测,擦除信息需要消耗能量,最小单位为kBT·ln(2),其中,kB是玻尔兹曼常数,T是存储信息的温度。质能信息等效原理本质上,将一点信息可以被看作是一个抽象的信息粒子,没有电荷,没有自旋,静止质量,满足mbit=(kBT·ln(2))/c2,其中c是光速。