Физики установили, что принцип Ландауэра выполняется для квантовых систем. Статья ученых опубликована в журнале Nature , а ее препринт доступен на сайте arXiv.org. Из этого принципа, в частности, вытекает, что квантовый компьютер при выполнении некоторых операций охлаждается, а не нагревается, как его классический "коллега".

Принцип Ландауэра был сформулирован Рольфом Ландауэром из IBM в 1961 году. Он утверждает, что, в независимости от технической реализации вычислительной системы, при потере одного бита информации выделяется не менее некоторого фиксированного количества теплоты, определяемого по формуле Ландауэра . То есть, по определению, работа, необходимая для стирания пропорциональна термодинамической энтропии системы.

В рамках работы физики изучали процесс стирания информации в квантовом компьютере (ранее ученые уже установили, что любая операции в таком компьютере сводится к серии обратимых вычислений - для которых принцип Ландауэра не действует - и стираний). В частности, ученые рассматривали системы внутри которых имелось квантовое запутывание - взаимосвязь между параметрами объектов (например, состояниями кубитов).

Оказалось, что наличие квантовых эффектов, например, запутывания квантовых состояний, вообще говоря, не влияет на принцип Ландауэра и работа по-прежнему пропорциональна энтропии (правда, в данном случае речь идет об условной энтропии - вероятностном аналоге ее термодинамического тезки).

При этом, правда, обнаружился эффект, противоречащий классическим представлениям. Дело в том, что условная энтропия может быть отрицательной, следовательно, работа, необходимая для стирания бита, может быть меньше нуля. То есть, при выполнении некоторой операции, компьютер будет не нагреваться, а охлаждаться. При этом, правда, при создании информации температура все равно будет увеличиваться, поскольку для системы выполняются привычные всем законы сохранения.