Principio de Landauer: Diferenzas entre revisións

O '''Principio de Landauer''', exposto por vez primeira en 1961<ref name=landauer>{{Citation |author=Rolf Landauer |url=http://worrydream.com/refs/Landauer%20-%20Irreversibility%20and%20Heat%20Generation%20in%20the%20Computing%20Process.pdf |title=Irreversibility and heat generation in the computing process |journal=IBM Journal of Research and Development |volume=5 |issue=3 |pages=183–191 |year=1961 |accessdate=2015-02-18 |doi=10.1147/rd.53.0183 }}</ref> por [[Rolf Landauer]], da [[IBM]], é un [[Principio (física)|principio físico]] que atinxe ao límite inferior [[Física teórica|teórico]] do [[Eficiencia enerxética|consumo enerxético]] da [[computación]]. Establece que "calquera manipulación lóxicamenteloxicamente irreversíbel de [[información física]], tal como o borrado dun [[bit]] ou a fusión de dúas rotas computacionais, debe estar acompañada por un incremento correspondente de [[entropía]] nos [[Graos de liberdade (física)|graos de liberdade]] non portadores de información do aparato procesador de información ou o seu entorno". (Bennett 2003)<ref name = bennett>{{Citation |arxiv=physics/0210005 |title=Notes on Landauer's principle, Reversible Computation and Maxwell's Demon |authorlink=Charles H. Bennett (computer scientist) |author=Charles H. Bennett |journal=Studies in History and Philosophy of Modern Physics |volume=34 |issue=3 |pages=501–510 |year=2003 |url=http://www.cs.princeton.edu/courses/archive/fall06/cos576/papers/bennett03.pdf |accessdate=2015-02-18 |doi=10.1016/S1355-2198(03)00039-X}}</ref>

O principio de Landauer pódese entender como unha [[consecuencia lóxica|consecuencia ica]] da [[Segunda Lei da Termodinámica]], que establece que a entropía dun [[Sistema termodinámico|sistema illado]] non pode decrecer, xunto coa definición de [[temperatura absoluta]]. For, se o número de estados lóxicosicos posíbeis dunha computación fosen decrecendo ao tempo que a computación avanza (irreversibilidade lóxicaica), isto constituiría unha diminución de entropía, prohibida pola devendita Lei, a non ser que o número de estados físicos posíbeis, correspondentes a cada estado lóxicoico, se fosen incrementando nunha cantidade que polo menos o compensase, de xeito que o número total de estados físicos posíbeis non fose menor do que era orixinalmente (de maneira que a entropía total non diminuíu).

Porén, un incremento do número de estados físicos correspondentes a cada estado lóxicoico significa que, para un observador que leve a conta do estado lóxicoico do sistema, pero non do seu estado físico (por exemplo, un "observador" que consista no propio computador), o número de estados físicos posíbeis terase incrementado; noutras verbas, a entropía incrementouse do ponto de vista deste observador. A máxima entropía dun sistema físico limitado é finita. (Se o [[principio holográfico]] é correcto, entón os sistemas físicos cunha área superficial finita teñen unha entropía máxima finita; pero prescindindo de se o principio holográfico é verdade ou non, a [[teoría cuántica de campos]] dicta que a entropía de sistemas con radio e enerxía finitos é tamén finita).{{Cómpre referencia|date=xaneiro 2016}} Así que, para evitar acadar este máximo no transcurso dunha computación prolongada, a entropía debe ser eventualmente expulsada cara a un entorno exterior a unha certa temperatura ''T'', debendo emitirse unha enerxía ''E'' = ''ST'' cara a ese entorno, se a cantidade acumulada de entropía é ''S''. Para unha operación computacional na que 1 [[bit]] de información lóxicaica se perde, a cantidade de entropía xerada é como mínimo ''k'' ln 2, e a enerxía que debe ser eventualmente emitida ao entorno é ''E'' ≥ ''kT'' ln 2.

Esta expresión para a mínima disipación de enerxía dunha operación binaria lóxicamenteicamente irreversíbel foi suxerida por primeira vez por [[John von Neumann]], pero rigorosamente xustificada (e expoñendo importantes límites á súa aplicabilidade) por primeira vez por Landauer. Por este motivo é frecuente referirse a ela como '''límite de Landauer'''.