熵与信息(三):麦克斯韦妖的百年纠葛
现在我们知道了,当时布里渊的说法是错的,测量本身并不会改变物体的熵,只有当信息被擦除的时候才会涉及到熵的改变。在2011年,还有科学家进一步研究,他们提出兰道尔认为的擦除信息会导致熵增这一点本身并没有问题,但是熵增并不一定必须体现在能量上。导致熵增的代价可以是别的守恒量,比如角动量的损耗。关于兰道尔...
理解计算的物理成本:计算热力学的突破
兰道尔原理和现实世界中的计算该领域的一块基石是1961年制定的兰道尔原理。它假设擦除1位信息需要至少耗散kTln(2)的能量,其中k是玻尔兹曼常数,T是绝对温度。该原理强调了与计算相关的固有能量成本。但是,它假设了一个非常具体的场景:可逆计算,其中信息擦除可以完美撤销。实际上,大多数计算本质上是不可逆的。数...
超能课堂(302):热是什么?(下)
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,自此麦克斯韦妖的底细算是彻底被揭穿了(1951年大名鼎鼎的物理学家莱昂·布里渊,曾因在固体物理...
科普书单·新书|动物为什么吃不胖_腾讯新闻
《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、量子杯球魔术等来引导读者深入理解量子力学的基本原理;通过介绍量子强测量和弱测量来阐述客观世界与观察者效应,回答月亮在无人看时是否存在的问题;通过描述...
科普书单·新书|动物为什么吃不胖_腾讯新闻
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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(www.e993.com)2024年9月18日。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
它还需要定期擦除这一信息。根据兰道尔原理,擦除信息导致的熵增量会大于对粒子进行分类导致的熵的减少量。“你需要付出一些代价。”维也纳量子光学和量子信息研究所的物理学家冈扎罗·曼扎诺(GonzaloManzano)说。小妖需要为更多信息腾出空间,这不可避免地导致了无序度的净增加。
“宇宙的尽头”不是铁岭,是一条铁律
直到1961年,美国物理学家兰道尔发现,擦除信息会导致热量的耗散。也就是说,麦克斯韦的妖要测量分子速度,就要获取信息,这也就是要消耗能量的!容器里的熵是减小了,但总体环境的熵没有减小啊。这是科学认知的升级,是对麦克斯韦妖的核心攻击。小妖卒。除了麦克斯韦,被称为“最后一个数学全才”的法国数学家庞加莱在...
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
罗夫·兰道尔和查尔斯·本内特量子计算奖由美国物理学会在2015年设立,以纪念两位在信息学和物理学领域做出奠基性贡献的科学家。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...
【中国新闻网】中国“80后”科学家获美国物理学会量子计算奖
该奖项以量子信息理论的两位先驱科学家命名,即首次提出擦除一个比特所需最小能量的兰道尔和首次提出可逆计算思想、和合作者一起提出量子密钥分发和量子隐形传态方案的本内特。国际评审委员会每年在全世界范围内评选出一名博士毕业12年之内的青年科学家。前四届获奖人分别来自美国麻省理工学院、加州理工学院、瑞士苏黎世联...