Исследователи из Венского технического университета и Свободного университета Берлина впервые смогли экспериментально подтвердить процесс «забывания» информации квантовой системой. Это открытие подтверждает важный физический принцип: уничтожение информации всегда связано с затратами энергии и увеличением энтропии. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Physics.
Еще в 1960-х годах физик Рольф Ландауэр выдвинул гипотезу, что удаление информации неизбежно требует затрат энергии и сопровождается выделением тепла. Спустя десятилетия этот принцип был впервые подтвержден на уровне сложных многочастичных квантовых систем.
В рамках эксперимента ученые охладили облака атомов рубидия почти до абсолютного нуля и разместили их в специальных ловушках на атомном чипе. Эти облака затем выпускались и сталкивались, формируя систему, условно разделенную на две части: непосредственно квантовую систему и её «окружение», с которым происходил обмен информацией.
Изучая взаимодействие облаков, исследователи обнаружили, что утеря информации сопровождается увеличением энтропии, то есть степени беспорядка. Это подтвердило справедливость принципа Ландауэра в сложных квантовых системах. Пока система остается изолированной, её состояние можно восстановить по имеющимся данным. Однако, при взаимодействии с внешней средой, например, при измерении, информация теряется безвозвратно.
«Удаление информации — это не просто отвлеченное понятие. Оно имеет конкретные физические издержки», — отметил профессор Йорг Шмидмайер из Венского технического университета.
Теоретик Йенс Айзерт из Свободного университета Берлина указал, что использование ультрахолодных атомов открывает уникальные возможности для изучения фундаментальных вопросов квантовой механики, таких как процесс измерения и потеря информации.
Ранее научным сообществом была раскрыта тайна аномально яркой сверхновой.