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FP7

QUANTUMLANDAUER Résultat en bref

Project ID: 628912
Financé au titre de: FP7-PEOPLE
Pays: Portugal

La physique de l'oubli

Le principe de Landauer stipule que l'effacement des informations demande toujours un peu d'énergie. Des physiciens financés par l'UE ont découvert comment réduire ce coût inévitable du calcul quantique.
La physique de l'oubli
En 1961, le physicien Rolf Landauer soutint que la réinitialisation d'un bit d'information dans une mémoire d'ordinateur – par exemple, pour définir un chiffre binaire sur zéro – s'accompagne inévitablement d'une génération de chaleur. Ce principe établit un lien entre la théorie de l'information et la physique.

Le principe de Landauer met en lumière plusieurs questions se posant dans le traitement des informations. Il implique une limite à la faiblesse de la dissipation d'énergie et donc à la consommation d'énergie d'un ordinateur. Cette limite inférieure était l'objet de l'étude QUANTUMLANDAUER (Beating Landauer's limit in the quantum regime).

Pendant toute la durée du projet, les physiciens ont exploré les départs possibles du cadre de Landauer qui permettraient un effacement des informations plus économes en énergie. Ils ont approché le problème de la dissipation de chaleur inévitable d'un point de vue probabiliste.

Dans le cadre de Landauer, l'effacement des informations repose sur l'interaction entre un objet et un réservoir thermique. Cela donne toujours une quantité minimale de chaleur diffusée proportionnelle à la diminution de l'entropie supportée par l'objet. Toutefois, cette limite inférieure n'est atteinte que dans certaines situations. Elle ne peut en outre pas être réalisée pour n'importe quel réservoir thermique. Pour déterminer la dissipation de chaleur minimale réalisable, les physiciens ont explicitement optimisé tous les opérateurs possibles agissant sur le système composite de l'objet et du réservoir.

En outre, l'équipe de QUANTUMLANDAUER a trouvé un moyen de réduire au minimum la quantité d'énergie transférée à un réservoir thermique sous forme de chaleur. Ceci s'applique au cas où la probabilité de préparer un objet dans un état pur est plus petite que la probabilité maximale d'effacement des informations.

À l'aide d'outils de la théorie de la majorisation, les physiciens ont caractérisé la classe d'équivalence des opérateurs qui mettent la probabilité d'effacement des informations sur la valeur souhaitée. Ils ont en outre montré l'arbitrage entre la probabilité maximale d'effacement des informations et la dissipation thermique minimale.

La dissipation de chaleur dans les puces informatiques empêche leur miniaturisation. Dans les ordinateurs quantiques qui exploitent les lois de la physique quantique pour atteindre une plus grande puissance de traitement, la limite de Landauer est déjà atteinte. Les résultats de QUANTUMLANDAUER publiés dans la revue New Journal of Physics étaient donc opportuns.

Informations connexes

Mots-clés

Principe de Landauer, calcul quantique, traitement des informations, QUANTUMLANDAUER, effacement des informations
Numéro d'enregistrement: 190967 / Dernière mise à jour le: 2017-01-31