08/03/2012 - Borrar información produce calor

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Hace 50 años el físico Rolf Landauer, de IBM, predijo que cuando se elimina información, como hacemos habitualmente en un ordenador, se libera energía. Ahora, investigadores europeos lo han confirmado mediante un experimento con un bit de memoria, según publican en la revista 'Nature'. Los resultados demuestran la íntima relación entre la teoría de la información y la termodinámica.

“Cada vez que borres la información que almacena un dispositivo, como el disco duro de un ordenador, se liberará calor y el dispositivo se calentará”, explica a SINC Eric Lutz, investigador de la Universidad de Augsburg (Alemania) y coautor de un estudio en el que se valida experimentalmente el principio de Landauer.

Este principio, establecido en 1961 por el físico Rolf Landauer de IBM, afirma que cualquier transformación irreversible desde un punto de vista lógico, como suprimir un bit de información, disipa calor. Se denomina ‘límite de Landauer’ a la cantidad mínima de calor que se puede producir cuando se elimina un bit de información.

El nuevo estudio, que se publica esta semana en Nature, demuestra mediante un experimento que el calor disipado es siempre mayor que el límite de Landauer. Los investigadores lo han comprobado colocando una partícula de vidrio en una trampa óptica (un potencial de pozo doble modulable) para crear un modelo genérico de un bit de memoria, con dos estados: 0 y 1.

“Hemos medido el calor que se produce durante el borrado de ese bit de información y los datos revelan que el calor disipado se podía aproximar al límite de Landauer, pero que nunca lo excedía”, subraya Lutz.

1 bit = 3x10-21 julios

Hasta ahora resultaba muy difícil validar el principio del físico de IBM  por la dificultad de realizar experimentos con una sola partícula y medir la baja disipación de calor. De hecho, la energía que genera el borrado de un bit de información ha resultado ser de tan solo unos 3x10-21 julios a temperatura ambiente.

Los resultados del estudio también demuestran la “íntima conexión” –según señala el artículo– entre la teoría de la información y la termodinámica, dos ámbitos que ya relacionaba Landauer en sus propuestas.

Lutz recuerda que la generación de calor es “uno de los principales problemas que dificultan la miniaturización de los ordenadores”. La disipación de energía que realizan los circuitos de sílice actuales al realizar una operación lógica es del orden de 1.000 veces más que el límite de Landauer, pero los científicos esperan alcanzar esa meta en los próximos 20 o 30 años.

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Referencia bibliográfica:

Antoine Bérut, Artak Arakelyan, Artyom Petrosyan, Sergio Ciliberto, Raoul Dillenschneider, Eric Lutz. “Experimental verification of Landauer’s principle linking information and thermodynamics”. Nature 483, 8 de marzo de 2012. Doi:10.1038/nature10872.

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