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Mesure de l'énergie minimale nécessaire pour inscrire un bit d'information
et connexion avec l'égalité de Jarzynski

  Séminaire du départment de Physique - ENS Lyon

Mercredi 9 novembre 2016 - 16h - Amphi Schrödinger, ENS-Lyon, site Monod

Sergio Ciliberto

Directeur de recherche CNRS, laboratoire de physique, ENS-Lyon

 


Résumé

 

 

Peut-on imaginer mettre au point un ordinateur parfait capable d'effectuer des opérations logiques
irréversible sans consommer aucune énergie ? A cette question, Rolf Landauer a répondu non en
1961. Il avait en effet remarqué qu'à chaque fois qu'un bit d'information est créé, la mémoire binaire
de l'ordinateur se voit réduite à un seul de ses deux états possibles. Faisant le lien avec la
thermodynamique, Landauer a proposé que cette diminution du désordre exige pour être réalisée
une quantité minimale d'énergie dont la valeur est aujourd'hui connue sous le nom de limite de
Landauer.


Dans ce séminaire on décrira comment cette énergie minimale peut être mesurée expérimentalement
en utilisant une bille colloïdale piégée par un laser dans un potentiel à deux puits. Ce système peut
être vu comme un modèle d'une mémoire à un bit. Par l'application d'une force externe il est
possible de forcer la particule à effectuer une transition, comme si on imposait au bit de prendre la
valeur 1 par exemple. En mesurant le travail fait par cette force externe on trouve que l'énergie
minimale pour effectuer la transition, correspond précisément à la limite de Landauer.
Nous démontrons aussi que pour cette opération d'effacement de la mémoire, qui est une opération
logique irréversible, l'égalité détaillée de Jarzynski est vérifiée, et nous retrouvons la limite de
Landauer à partir de cette égalité thermodynamique.