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Cientistas exploram recursos de apagamento de informação quântica em novo estudo
PESQUISA
No processo de controle coerente uma quantidade de trabalho pode ser adicionada ao sistema para realização da operação (apagamento ou refrigeração), fazendo com que a complexidade do controle tenha que ser muito grande para garantir que a energia adicionada não seja absurdamente grande. Esta deve ser infinita para o apagamento total da informação, com o menor custo de energia, chamada cota de Landauer. No controle incoerente não há energia sendo adicionada ao sistema, o processo ocorre pelo fluxo de calor de um sistema quente para um frio, nesse caso a complexidade do controle é pequena, pois a interação será apenas ligar e desligar a máquina, sendo assim a complexidade dos sistemas quente e frio tem que ser muito grande para que haja energia suficiente fluindo entre eles. Para um apagamento perfeito o banho quente deve ter temperatura infinita, e a menor energia trocada depende da eficiência da máquina, e é gerida pela equação derivada no estudo denominada cota de Carnot-Landauer.
Recentemente o professor Tiago Debarba da UTFPR-CP, do Departamento Acadêmico de Ciências da Natureza, em colaboração com pesquisadores de mais 8 países, publicou um artigo na revista Physical Review X - Quantum, da Sociedade Americana de Física (APS), intitulado: Landauer versus Nernst: Qual é o custo real de refrigeração de um sistema quântico? (originalmente: Landauer Versus Nernst: What is the True Cost of Cooling a Quantum System?).
No estudo os cientistas exploram os recursos necessários para o apagamento da informação codificada em bits quânticos (qubits) e traz novas perspectivas para o entendimento da relação entre processamento de informação e física. O estudo se concentra na comparação entre os princípios de Landauer e Nernst, que tratam dos custos termodinâmicos envolvidos na manipulação de informação e no resfriamento de sistemas quânticos, respectivamente.
Enquanto o princípio de Landauer estabelece que a manipulação irreversível de informação envolve a produção de uma pequena quantidade de calor, o princípio de Nernst estabelece que o resfriamento de um sistema quântico a zero absoluto é um processo que exige um custo infinito de trabalho. O estudo dos cientistas aponta para a necessidade de levar em conta um terceiro recurso: a complexidade do controle sobre as interações.
Segundo os pesquisadores, o apagamento (resfriamento) perfeito seria possível com recursos finitos de tempo e energia se houvesse um nível ilimitado de complexidade de controle. Criando assim um compromisso entre os recursos disponíveis para a realização de operações físicas em regime quântico, no âmbito da termodinâmica e da teoria de informação. A pesquisa, que explorou a controle como um recurso informativo e termodinâmico para sistemas quânticos, abre novas possibilidades para o desenvolvimento de tecnologias quânticas mais eficientes e sustentáveis.
Na oportunidade, parabenizamos o professor pelo trabalho desenvolvido!