Fundación de Landauer ' principio s

Question

He preguntado esto en CS subsitio, pero ya no hubo respuesta, sin embargo, y la pregunta es también algo relacionado con la física, creo que va a ser apropiado para publicar aquí.

Landauer del principio de la mínima cantidad posible de energía que se requiere para borrar un bit de información es $k T \ln 2$

Cómo es esta fórmula? En términos de energía y de la unidad de memoria, lo que es el costo de procesamiento por bit para el normal e inversa de operaciones, respectivamente?

Answer 1

La respuesta sencilla sería: considere un sistema físico que puede estar en dos estados. Su termodinámico de entropía es $k_B \log(2)$ debido a esto. Cuando usted borra el bit, entonces usted ha definido un microestado y la entropía es cero. Puesto que la entropía no puede disminuir el tiene que ir a algún lugar, y esto significa que necesita ser transferidos al medio ambiente que ha de temperatura $T$, que nos da un costo $k_B T \log(2)$.

Esta es la versión simplificada de un poco chunga derivación (nota cómo me simplista equipara termodinámica de la entropía con la entropía de información, sin justificación y no se especifica la manera de borrado que pasó, o la entropía nos cambiaron a su alrededor). Una vez que se puede hacer esto de forma más rigurosa, como en este papel.

También, cabe señalar que es un error pensar que el costo tiene que ser pagado en energía. Si usted tiene un vacío de la memoria de la computadora se puede cambiar sólo el borrado de bits para un nuevo cero de forma reversible. Pero vacíos de la memoria de la computadora es en un sentido un reservorio de calor en el cero absoluto, pero con una capacidad muy limitada (eventualmente se va a ejecutar). Es posible demostrar que el costo puede ser pagado con otras cantidades conservadas como spin. Es sólo que en la práctica tienden a moverse alrededor de la entropía por vertidos como calor de desecho en un lugar fresco fuera del calor del baño.