論文の概要: Temperature as Joules per Bit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.12119v2
• Date: Fri, 28 Feb 2025 16:25:22 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-03 13:37:21.688868
• Title: Temperature as Joules per Bit
• Title（参考訳）: ビット当たりのジュール温度
• Authors: Charles Alexandre Bédard, Sophie Berthelette, Xavier Coiteux-Roy, Stefan Wolf,
• Abstract要約: エントロピーはビット単位でよく測定されており、熱力学平衡における情報容量と一致する。 温度を1ビット当たりのジュールとして見ることで、ギブスが長年にわたって提示した、利用可能な容量と自由エネルギーの間の強い双対性が明らかになる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6990493129893112
• License:
• Abstract: In statistical mechanics, entropy is defined as a fundamental quantity. However, its unit, J/K, involves that of temperature, which is only subsequently defined - and defined in terms of entropy. This circularity arises with the introduction of Boltzmann's constant into the very expression of entropy. The J/K carried by the constant prevents entropy from finding a unit of its own while simultaneously obfuscating its informational nature. Following the precepts of information theory, we argue that entropy is well measured in bits and coincides with information capacity at thermodynamic equilibrium. Consequently, not only is the temperature of a system in equilibrium expressed in J/bit, but it acquires a clear meaning: It is the cost in energy to increase its information capacity by 1 bit. Viewing temperature as joules per bit uncovers the strong duality exhibited by Gibbs long ago between available capacity and free energy. It also simplifies Landauer's cost and clarifies that it is a cost of displacement, not of erasure. Replacing the kelvin with the bit as an SI unit would remove Boltzmann's constant from the seven defining constants.
• Abstract（参考訳）: 統計力学において、エントロピーは基本量として定義される。 しかし、その単位であるJ/Kは、その後のみ定義され、エントロピーの観点で定義される温度の単位である。 この円形性は、ボルツマン定数がエントロピーの表現に導入されたときに生じる。 定数によって運ばれるJ/Kは、エントロピーがその情報の性質を同時に隠蔽しながら、自身の単位を見つけるのを防ぐ。 情報理論の規範に従うと、エントロピーはビットでよく測定され、熱力学平衡における情報容量と一致すると論じる。 結果として、J/bitで表される平衡系の温度だけでなく、情報容量を1ビット増やすためのエネルギーコストという明確な意味も得られる。 温度を1ビット当たりのジュールとして見ることで、ギブスが長年にわたって提示した、利用可能な容量と自由エネルギーの間の強い双対性が明らかになる。 また、ランダウアーのコストを単純化し、消去のコストではなく、変位のコストであることを明らかにした。 ケルビンをSI単位としてビットで置き換えると、ボルツマン定数は7つの定義定数から取り除かれる。

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