Trong một khám phá đột phá, các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Vienna (TU Wien) đã xác nhận một nguyên tắc cơ bản của vật lý lượng tử: việc xóa thông tin luôn đòi hỏi năng lượng. Phát hiện này, được công bố tại Áo, làm sáng tỏ mối quan hệ phức tạp giữa thông tin và năng lượng, với những tác động tiềm tàng đối với các công nghệ lượng tử trong tương lai.
Nghiên cứu, do Giáo sư Jörg Schmiedmayer dẫn đầu, tập trung vào nguyên tắc Landauer, trong đó nêu rõ việc xóa thông tin không bao giờ là miễn phí. Nguyên tắc này có ý nghĩa quan trọng đối với máy tính lượng tử và đặt ra các giới hạn cơ bản đối với việc xử lý thông tin dựa trên vật lý lượng tử. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng các đám mây nguyên tử siêu lạnh để nghiên cứu hiện tượng này.
“Nguyên tắc Landauer, còn được gọi là, nói rằng việc xóa thông tin không bao giờ là miễn phí,” Giáo sư Jörg Schmiedmayer từ Viện Atominstitut của TU Wien cho biết. “Bất kể bạn lưu trữ thông tin như thế nào, bất kể bạn tiến hành tiết kiệm và hiệu quả như thế nào - việc xóa một bit luôn dẫn đến ít nhất một sự gia tăng nhất định về entropy và do đó cũng là sự mất năng lượng.” Nguyên tắc này đóng một vai trò quan trọng đối với máy tính lượng tử và đặt ra các giới hạn cơ bản cho việc xử lý thông tin dựa trên vật lý lượng tử.
Nhóm nghiên cứu đã làm lạnh hàng nghìn nguyên tử rubidi và bẫy chúng trên một con chip nguyên tử. Bằng cách đo cẩn thận sự giao thoa giữa hai đám mây nguyên tử, họ có thể xác định cách thông tin bị mất và entropy được truyền đi. Điều này cho phép họ xác nhận rằng nguyên tắc Landauer vẫn đúng ngay cả trong các hệ lượng tử nhiều hạt phức tạp.
“Đây là một xác nhận quan trọng rằng thông tin và vật lý lượng tử thực sự gắn liền với nhau theo một cách thú vị và sâu sắc như vậy, như Rolf Landauer đã nghĩ,” Jörg Schmiedmayer nói. “Điều này mang lại cho chúng ta sự hiểu biết tốt hơn về các công nghệ lượng tử trong tương lai - và nó cũng đưa chúng ta đến gần hơn với sự hiểu biết về các câu hỏi cơ bản của vật lý lượng tử, đặc biệt là liên quan đến quá trình đo lường vẫn còn bí ẩn và hành vi của các hệ nhiều hạt.”