ใครก็ตามที่เคยพยายามลืมคืนวันแย่ๆ จะรู้ดีว่าการลบความทรงจำนั้นได้ผล นักฟิสิกส์ได้แสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้เป็นจริงโดยการวัดความร้อนที่ปล่อยออกมาเมื่อมีการลบข้อมูลเพียงเล็กน้อยการค้นพบนี้เป็นการยืนยันการคาดการณ์ในปี 1961 โดยนักฟิสิกส์ของ IBM Rolf Landauer มันเชื่อมโยงข้อมูลและการไหลของความร้อนในลักษณะที่ทำให้จักรวาลไม่ละเมิดกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ การอธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับแนวคิดของ Landauer อาจเป็นประโยชน์ในการสร้างคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กที่ไม่ร้อนเกินไป
นักฟิสิกส์ Eric Lutz จาก Free University Berlin กล่าวว่า
“ที่นี่คุณมีปริมาณสองปริมาณที่ดูเหมือนจะไม่เกี่ยวข้องกัน อย่างน้อยก็ตั้งแต่แรกเห็น และ Landauer บอกคุณว่าพวกมันเชื่อมต่อถึงกัน” Eric Lutz จาก Free University Berlin กล่าว “นั่นเป็นเรื่องใหญ่”
Lutz และเพื่อนร่วมงานของเขาจากมหาวิทยาลัย Kaiserslautern และ Augsburg ในเยอรมนีและห้องปฏิบัติการวิจัยในเมือง Lyon ประเทศฝรั่งเศส ได้บรรยายถึงผลการวิจัยในNature 8 มีนาคม
Landauer คำนวณว่าการลบข้อมูลเพียงเล็กน้อยจะปล่อยความร้อนออกมาเล็กน้อยเสมอ – ไม่น้อยกว่า 3 พันล้านในล้านล้านของจูล (ที่อุณหภูมิห้อง) เพื่อพยายามวัดจำนวนน้อยดังกล่าว Lutz ไปที่ห้องปฏิบัติการของ Sergio Ciliberto ของศูนย์วิจัยวิทยาศาสตร์แห่งชาติของฝรั่งเศส
ที่นั่น นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างหน่วยความจำแบบหนึ่งบิตด้วยลูกปัดซิลิกาที่ลอยอยู่และบ่อน้ำคู่ ซึ่งลูกปัดสามารถพักในบ่อหนึ่ง (แทน 0) หรืออีกหลุมหนึ่ง (แทน 1) นักวิจัยสามารถเกลี้ยกล่อมให้ลูกปัดกระโดดจากบ่อหนึ่งไปอีกบ่อหนึ่งได้โดยการลดกำแพงกั้นระหว่างบ่อน้ำและเอียง พวกเขายังสามารถลบหน่วยความจำได้ด้วยการรีเซ็ตเป็นสถานะ 1 โดยไม่คำนึงว่าจะเริ่มในสถานะใด
ต่อมา นักวิทยาศาสตร์ได้วัดความเร็วของการรีเซ็ตลูกปัดอย่างระมัดระวัง
ซึ่งช่วยให้พวกเขาสามารถคำนวณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างกะนั้นได้ “นี่เป็นการทดลองครั้งแรกที่แสดงให้เห็นว่าขีดจำกัดเล็กๆ นี้มีอยู่จริง” ลัทซ์กล่าว
การรู้ว่าความร้อนออกมาเมื่อหน่วยความจำถูกลบอาจช่วยให้ผู้ผลิตคอมพิวเตอร์คาดการณ์ปัญหาเรื่องความร้อนสูงเกินไปในอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่มีขนาดเล็กลง ในท้ายที่สุด อาจจำเป็นต้องมีกลยุทธ์ในการหลีกเลี่ยงการลบข้อมูล โดยพื้นฐานแล้ว หลักการของ Landauer ช่วยให้ฟิสิกส์หลีกเลี่ยงการฝ่าฝืนกฎเทอร์โมไดนามิกส์ที่ยึดเอนโทรปีหรือความผิดปกตินั้นไว้ในระบบเพิ่มขึ้นตลอดเวลา
การทดลองทางความคิดในศตวรรษที่ 19 เกี่ยวกับเอนโทรปีโดยนักฟิสิกส์ชาวสก็อต เจมส์ เคลิร์ก แม็กซ์เวลล์ จินตนาการถึงปีศาจที่แยกโมเลกุลร้อนและเย็นออกเป็นสองห้อง โดยการแยกโมเลกุลที่ร้อน (เร็ว) ออกจากโมเลกุลที่เย็น (ช้า) ปีศาจดังกล่าวสามารถแปลงข้อมูลเกี่ยวกับความเร็วของโมเลกุลให้เป็นพลังงาน ซึ่งดูเหมือนว่าเอนโทรปีจะลดลง แต่หลักการของ Landauer ต้องการให้ “ปีศาจของ Maxwell” ใช้พลังงานทุกครั้งที่ทิ้งข้อมูลเกี่ยวกับโมเลกุลที่จัดเรียงไว้แล้ว หากปราศจากความทรงจำที่ไม่สิ้นสุด ปีศาจจะต้องลบข้อมูลให้เพียงพอ (ใช้พลังงานในแต่ละครั้ง) เพื่อรักษากฎหมายไว้
John Bechhoefer นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัย Simon Fraser ในเมือง Burnaby รัฐบริติชโคลัมเบียกล่าวว่า “เมื่อคุณลบความทรงจำนั้น ให้กลับสู่สถานะเดิม บัญชีทั้งหมดจะถูกยกกำลังสอง”
Bechhoefer ใช้กับดักอนุภาคที่แตกต่างกันเพื่อพยายามแสดงให้เห็นถึงหลักการของ Landauer; เขาคิดว่าเขาอาจจะอยู่ใกล้ “จนถึงตอนนี้ เราสังเกตเห็นผลกระทบพื้นฐานแล้ว” เขากล่าว ทีมงานของเขายังคงหาความคลาดเคลื่อนเล็กน้อยในการวัด
ด้วยการทดลองยืนยันหลักการของ Landauer ภารกิจจึงหันไปสำรวจในอาณาจักรอื่น เช่น โลกควอนตัม “ฉันหวังว่านี่จะเป็นครั้งแรกของการทดลองที่ยาวนาน” Lutz กล่าว
แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง
