瞧一瞧：量子计算机可制冷2011-07-11

第三只眼

本报记者常丽君综合外电

计算机工作时，它们消耗的能量最终变成了热。从放置膝盖的便携电脑到屋子里的超大计算机，人们都能感到它们在散热。这些热并非全都由硬件的运作所产生，处理信息也要耗费能量而发热。但令人惊讶的是，理论物理学家最近发现，在特定情况下，计算过程不仅不会发热，以至还会制冷。他们的研究发表在最新一期的《自然》杂志上。

删除信息或能制冷

最近，瑞士苏黎世联邦理工学院教授雷纳托雷内和新加坡国立大学与英国牛津大学量子技术中心韦拉科维德罗共同进行了一项研究，证明了在量子纠缠状态下删除数据，反而会出现致冷效果。利用这一点，有望给超大计算机的运转发热降温。

虽然我们能在量子水平完成这种控制，但在超大计算机上能否完成还是个巨大挑战，但也并非不可能，过去20年里量子技术已经取得了巨大进步。维德罗表示，根据目前量子物理实验室的技术，用几个比特的数据进行理论性证明的实验还是可能的。

量子纠缠扭曲兰道尔原理

物理学家罗尔夫兰道尔在1961年计算出，在删除信息过程中要消耗能量，并以热的形式释放出来。而计算机每秒钟要进行大量的数学运算，按兰道尔原理意味着将产生大量的热。虽然在目前的超大计算机中，硬件运转产生的热量太过明显掩盖了这种兰道尔删除热，但雷内认为，在下个10年到20年，删除热将变得更关键。理论上讲，删除10兆兆数据产生的热量还不到1焦耳，但如果每秒都要大量地重复这一删除过程的话，热量就会逐渐积累起来。

如果要删除的比特值是已知的，也就是说当存储的内容是已知的，就是以一种理论上能再生的方式来删除这些数据内容，按照兰道尔原理这是可能的。而此前有研究证明这种可逆删除不会产生热。

更进一步考虑，当要删除的数据内容和观察者处于量子纠缠的状态，那么观察者在删除这些数据时，就能从系统中吸收热量。量子纠缠将观察者的状态和计算机的状态联在了一起。在这种方式下，他们明白的存储内容比在经典物理学中更多。

两门学科熵相通

在很大范围上，熵的含义在信息论和热力学两门学科中互相独立。在信息论中，熵用来衡量信息密度的平均信息量，比如可以用它来描述一条数据经最佳压缩征地拆迁补偿款如何定
后所占的存储容量。而在热力学中，熵描述了系统的混乱程度，如气体中的分子排列，熵值增加相当于热能增加。

雷内说而我们同时面对着这两种情况。即在量子力学的理论框架下，熵的概念同时描述了这二者。看起来两个熵的公式是一样的，人们也假定它们之间有关联。按照我们的研究，在两种情况下，熵可以看作是一种相对的‘知识贫乏’态。在测量这种熵的时分要秉承一个宗旨，即物体本身从本质上说并没有肯定数量的熵，物体的熵总是依赖于观察者。

还以删除数据为例，如果两个人分别删除一个内存中的数据，其中一人对这些数据明白的更多，她会觉得这个内存的熵更低，删除该内存所用的能量更少。在经典物理中，一个系统的理想状态是观察者认为它的熵是零，这表示观察者记忆的内容和系统内存中的内容完全一致，这才符合经典物理学。由于量子相关比经典相关更强，在量子纠缠中给了观察者多于整体系统的更多知识，导致了熵值小于零。

不发会热反能制冷

熵在量子物理学中有着不平常的性质。但从信息论角度来计算时，人们往往忽略了这一点。虽然理论物理学家在计算中已经运用了负熵，却并不理解它在热力学中或实验中的含义。

在经典物理的例子中，计算机内存是零熵，删除数据在理论上根本不需要耗能。而在量子纠缠和记忆（负熵）造成的多出知识，导致在删除数据的过程中，伴伴着从计算机中清除了它因耗能而释放的热量。这正是负熵的物理含义。

尽管如此，这并不意味着我们能开发出一种永动机。雷内强调，数据只能被删除一次，所以不可能持续产生能量。而这一过程也破坏了纠缠，会带来能量输入将系统重置为初始状态。这并没有违反热力学第二定律，也就是说宇宙中的熵不会减少（不可逆热力过程中熵的房子被拆迁房贷怎么办
微增量总是大于零）。我们正处在第二定律的边缘，如果你再进一步，就会打破它。维德罗说。

熵的概念在热力学和信息论中虽不相同，却基本相通。它的用途远不止于计算电脑的发热量。比如，人们在信息论中处理熵的方法，很可能导致热力学的革新。

(科技日报)拆迁不给拆迁款怎么办
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