Il demone quantistico di Maxwell, che divora informazioni, è stato creato. Novità gratuite sulla Biblioteca Tecnica

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Creato il demone quantico mangiatore di informazioni di Maxwell

31.07.2018

Invece di ricevere informazioni sullo stato del sistema, un dispositivo o un osservatore che agisce come il demone di Maxwell può distruggerlo irreversibilmente.

Il demone di Maxwell è un esperimento mentale, che consiste nel fatto che un certo dispositivo (demone) è in grado di separare le molecole in rapido movimento da quelle lente e quindi estrarre calore da un gas freddo, raffreddandolo ancora di più. In questo caso, è stato dimostrato che il dispositivo potrebbe non funzionare e, di conseguenza, la seconda legge della termodinamica sarebbe stata violata, poiché l'entropia nel sistema diminuisce.

Sebbene il demone possa consumare energia misurando la velocità di una molecola, in alcuni casi può evitare di aumentare l'entropia se scrive le misurazioni in memoria, rendendo il processo termodinamicamente reversibile. Tuttavia, è dimostrato che prima o poi il dispositivo esaurirà le risorse di memoria e sarà costretto a cancellare i vecchi dati, che sono già irreversibili, il che significa che l'entropia alla fine aumenterà.

Gli scienziati hanno avviato un esperimento per scoprire come si comportano le informazioni nel caso del demone quantistico di Maxwell, ovvero un dispositivo che tenta di misurare le caratteristiche di un sistema quantistico. I ricercatori hanno effettuato misurazioni deboli di un qubit, un sistema che si trova in una sovrapposizione di due stati: uno stato eccitato e uno stato fondamentale. Per misurazioni deboli, il sistema cambia il suo stato quantistico in modo insignificante, quando, in normali osservazioni, la sovrapposizione "si rompe" in uno dei due stati.

Nell'esperimento, gli scienziati hanno cercato di estrarre informazioni da un qubit implementato come dispositivo superconduttore transmone. In questo caso, la sovrapposizione degli stati si è rivelata indisturbata, sebbene potesse cambiare in modo imprevedibile. Si è scoperto che in questo caso le informazioni sullo stato del sistema sono diventate negative, cioè alla fine dell'esperimento gli sperimentatori sapevano meno del sistema rispetto a prima.

Secondo gli scienziati, i risultati dello studio mostrano che estrarre informazioni da un computer quantistico può essere un compito difficile, poiché è necessario imparare come evitare di perderle.

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