纳米磁存储比特擦除中兰道尔原理的实验验证
介观与纳米尺度物理
2014-11-26 v1
摘要
1961 年，R. Landauer 提出了逻辑不可逆性与物理不可逆性相关联的原理，并进一步理论化指出信息擦除本质上是一个耗散过程。Landauer 认为，擦除计算设备内存中包含的信息会产生基本的能量成本。他的理论指出，要从处于给定温度热浴中的物理存储元件擦除一个二进制比特的信息，至少必须有 kT ln(2) 的热量从内存耗散到环境中，其中 k 是玻尔兹曼常数，T 是温度。尽管信息论与热力学之间的这种联系已被证明对于建立物理过程的边界限制非常有用，但兰道尔原理一直存在一些争议。尽管存在理论争议且兰道尔擦除在信息技术中具有根本重要性，但尚未使用任何实际的物理实现方案对数字信息进行实验探索。在此，我们报告了利用纳米尺度磁存储比特（当今最普遍的数字存储技术）对内存擦除过程热力学极限的研究。通过灵敏的温依赖磁测量，我们观察到，在纳米尺度单畴磁性薄膜岛的绝热擦除过程中，耗散的能量与兰道尔极限一致。这一结果证实了信息热力学与物理系统之间的联系，也为开发接近能量耗散基本极限的实用信息处理技术奠定了基础。
引用
@article{arxiv.1411.6730,
title = {Experimental verification of Landauer's principle in erasure of nanomagnetic memory bits},
author = {J. Hong and B. Lambson and S. Dhuey and J. Bokor},
journal= {arXiv preprint arXiv:1411.6730},
year = {2014}
}