量子操作的热力学代价

计算机产生的热量正迅速成为开发新一代信息技术的主要问题之一。计算的热力学为热量产生设定了终极物理界限。朗道尔极限(Landauer Limit)给出了下界，在此极限计算变为热力学可逆。对于经典计算，没有物理原理阻止达到此极限，且趋近该极限的方法已在实验中被验证。本文中我们证明，对于量子计算，存在不可避免的多余热量产生，使其内在为热力学不可逆。一般而言，量子计算机无法达到朗道尔极限。我们证明了量子计算产生热量的下界高于朗道尔极限所给，给出了可避免此额外代价的特殊条件，并展示了经典计算如何落入这些特殊条件中。