論文の概要: Three types of Landauer's erasure principle: a microscopic view
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2005.06995v2
- Date: Sat, 1 Apr 2023 23:03:33 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-05 02:37:29.641338
- Title: Three types of Landauer's erasure principle: a microscopic view
- Title（参考訳）: ランドーアーの消去原理の3つのタイプ:微視的考察
- Authors: Xavier Oriols and Hrvoje Nikoli\'c
- Abstract要約: 熱力学の第2法則に情報を組み込む重要なステップはランダウアーによって行われ、情報の消去は熱の増加を意味することを示した。
ランダウアーの消去原理を正当化しようとするほとんどの試みは熱力学的議論に基づいている。
この論文は、ランダウアーの原理がマイクロエレクトロニクスにとって完全に妥当であると強く示唆するが、将来のTHzで作業する少数原子デバイスでは適切ではない。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: An important step to incorporate information in the second law of
thermodynamics was done by Landauer, showing that the erasure of information
implies an increase in heat. Most attempts to justify Landauer's erasure
principle are based on thermodynamic argumentations. Here, using just the
time-reversibility of classical microscopic laws, we identify three types of
the Landauer's erasure principle depending on the relation between the two
final environments: the one linked to a logical input 1 and the other to the
logical input 0. The strong type (which is the original Landauer's formulation)
requires the final environments to be in thermal equilibrium. The intermediate
type giving the entropy change of $k_B \ln 2$ occurs when the two final
environments are identical macroscopic states. Finally, the weak Landauer's
principle, providing information erasure with no entropy change, when the two
final environments are macroscopically different. Even though the above results
are formally valid for classical erasure gates, a discussion on their natural
extension to quantum scenarios is presented. This paper strongly suggests that
the original Landauer's principle (based on the assumption of thermalized
environments) is fully reasonable for microelectronics, but it becomes less
reasonable for future few-atoms devices working at THz frequencies. Thus, the
weak and intermediate Landauer's principles, where the erasure of information
is not necessarily linked to heat dissipation, are worth investigating.
- Abstract（参考訳）: 熱力学の第2法則に情報を組み込む重要なステップはランダウアーによって行われ、情報の消去は熱の増加を意味することを示した。
ランダウアーの消去原理を正当化しようとするほとんどの試みは熱力学的議論に基づいている。
ここでは、古典的な顕微鏡法則の時間的可逆性だけを用いて、論理入力1と論理入力0にリンクした2つの最終環境の関係に依存するランダウアーの消去原理の3つのタイプを同定する。
強いタイプ(元々のランダウアーの定式化)は、最終的な環境が熱平衡である必要がある。
k_b \ln 2$のエントロピー変化を与える中間型は、2つの最終環境が同一のマクロ状態であるときに発生する。
最後に、弱いランダウアーの原理は、2つの最終環境がマクロ的に異なる場合、エントロピー変化のない情報消去を提供する。
上記の結果は古典的消去ゲートに正式に有効であるが、量子シナリオへの自然な拡張に関する議論が述べられている。
本稿は、Landauerの原理(熱処理環境の仮定に基づく)がマイクロエレクトロニクスには十分妥当であるが、将来のTHz周波数で動作する少数原子デバイスには適切でないことを強く示唆する。
したがって、情報消去が必ずしも放熱に結びついているとは限らない弱く中間的なランダウアーの原理は調査に値する。
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