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La física del olvido

El principio de Landauer afirma que el borrado de información siempre consume algo de energía. Un grupo de físicos financiado por la Unión Europea ha encontrado la forma de reducir al mínimo este coste inevitable que comporta la computación cuántica.
La física del olvido
En 1961, el físico Rolf Landauer argumentó que el hecho de restablecer un bit de información en una memoria de ordenador (por ejemplo, para poner un dígito binario a cero) va acompañado, inevitablemente, de la generación de calor. Este principio sirve como puente entre la teoría y la física de la información.

El principio de Landauer arroja luz sobre distintos temas que surgen en el procesamiento de la información. Esto implica un límite sobre cómo puede ser la disipación de energía en un ordenador y, por consiguiente, el consumo de energía. El límite inferior fue el tema principal del proyecto QUANTUMLANDAUER (Beating Landauer’s limit in the quantum regime).

A lo largo de la duración del proyecto, los físicos estudiaron posibles desviaciones del marco de Landauer que pudiesen permitir un borrado de la información más eficiente energéticamente y abordaron el problema de la disipación inevitable de calor desde una perspectiva probabilística.

En el marco de Landauer, el borrado de la información se basa en la interacción entre un objeto y un reservorio térmico. Esto siempre da lugar a la disipación de una cantidad mínima de calor, proporcional a la reducción de la entropía que se produce en el objeto. No obstante, este límite inferior solo se alcance en ciertas situaciones. Además, no se puede lograr con cualquier reservorio térmico. Con el fin de determinar la disipación mínima de calor, los físicos optimizaron explícitamente todos los operadores posibles que actúan sobre el sistema compuesto por el objeto y el reservorio.

Además, el equipo de QUANTUMLANDAUER encontró una forma de minimizar la cantidad de energía transferida a un reservorio térmico en forma de calor. Esto es aplicable al caso en el que la probabilidad de preparar un objeto en un estado puro es menor que la probabilidad máxima de borrado de la información.

Utilizando herramientas de la teoría de la mayorización, los físicos caracterizaron la clase de equivalencia de los operadores que llevan la probabilidad de borrado de la información al valor deseado. Además, mostraron el equilibrio entre la máxima probabilidad de borrado de la información y mínima disipación de calor.

La disipación de calor en los chips de ordenador obstaculiza su miniaturización. En ordenadores cuánticos que aprovechan las leyes de la física cuántica para lograr potencias de procesamiento mayores, ya se está llegando al límite de Landauer. Por consiguiente, los hallazgos de QUANTUMLANDAUER, publicados en New Journal of Physics llegan justo a tiempo.

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Palabras clave

Principio de Landauer, computación cuántica, procesamiento de la información, QUANTUMLANDAUER, borrado de información
Número de registro: 190967 / Última actualización el: 2017-01-31
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