Energie et traitement de l'information

[invitee1274303]

Bonjour, une réflexion me vient suite à vos messages : (je simplifie volontairement), qu'est-ce qu'un "ordinateur" ? Comment le réduire à sa plus simple expression ? On peut dire un ordinateur effectue des calculs dans le temps. Les calculs en question sont fait à l'aide de bits (0,1). Il me semble possible de dire que les calculs d'ordinateur peuvent se résumer à compter en binaire. Or on dispose déjà de machine à compter depuis belle lurette (c'est le ET logique) : les horloges. Ainsi les horloges (dé)comptent le temps. C'est la régularité (rythme) et la précision (infinitésimale) qui sont recherchées. Voilà pourquoi on a choisi l'horloge atomique au césium comme référence à l'étalon de la seconde. Je pense que vous conviendrez qu'on atteint là le monde quantique où l'énergie est quantifiée. Donc cette limite de Landauer s'applique-t-elle aux qubits qui sont une sorte d'équivalent des bits pour l'ordinateur/horloge quantique. C'est un peu bizarre mais je pense que les (qu)bits/unité de temps est une vitesse de calculs qui possède une limite haute en rapport avec C (vitesse de l'information). Effacement d'un (qu)bit <=> perte d'information <=> consommation limite d'énergie <=> temps thermique.
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[invitee1274303]

Pas de réactions ? Désolé pour cette extrapolation hasardeuse, j'ai du dire n'importe quoi ...

[invite69d38f86]

Peut on assimiler un qbit à une mémoire d'ordinateur?

[invitee1274303]

Je pense qu'on y vient ? : http://www.lemondeinformatique.fr/ac...que-23737.html

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Oui. Si un jour on arrive à que chaque bit de mémoire soit un "qbit", alors il faudra fournir de l'énergie pour passer d'un état à un autre. Sauf - puisqu'on est en train de rêver - si on peut récupérer cette énergie lors du passage inverse.
Mais je conseille de ne pas retenir son souffle en attendant que cela arrive.
Au revoir.

[Etrange]

Salut,

@LPFR, cela revient à dire qu'il est (du moins théoriquement) possible d'avoir un ordinateur qui ne consomme rien n'est-ce pas ? Pourtant la limite de Landauer stipule que l'enregistrement d'un bit coûte au moins une certaine énergie limite et ce quel que soit l'état initial du bit. Donc passer un bit de 0 à 1 ou de 1 à 1 coûte au minimum l'énergie kTln(2). Il ne serait donc pas possible de récupérer l'énergie dépensée pour changer la valeur en premier lieu.
Je ne sais pas ce qu'il en est des qubit mais cette loi me semble suffisamment générale.

@+

[invite6dffde4c]

Salut,

@LPFR, cela revient à dire qu'il est (du moins théoriquement) possible d'avoir un ordinateur qui ne consomme rien n'est-ce pas ? Pourtant la limite de Landauer stipule que l'enregistrement d'un bit coûte au moins une certaine énergie limite et ce quel que soit l'état initial du bit. Donc passer un bit de 0 à 1 ou de 1 à 1 coûte au minimum l'énergie kTln(2). Il ne serait donc pas possible de récupérer l'énergie dépensée pour changer la valeur en premier lieu.
Je ne sais pas ce qu'il en est des qubit mais cette loi me semble suffisamment générale.

@+

Bonjour.
Je dois dire que je vois ce type de choses comme des spéculations et de la science fiction.
Mais s'il coutait de l'énergie pour changer un bit indépendamment du sens, en quoi finirait-elle cette énergie ? Si ce n'est pas en chaleur.
Il semblerait que de l'énergie est libérée quand on efface un bit. Suivant Wikipedia:

In a 2012 article published in Nature, a team of physicists from the Ecole Normale Supérieure de Lyon, University of Augsburg and the University of Kaiserslautern described that for the first time they have measured the tiny amount of heat released when an individual bit of data is erased.[10]

Évidement, cette énergie n'est probablement pas récupérable, même théoriquement.
Au revoir.

[Etrange]

Re,

Je m'accorde à dire que c'est assez abstrait mais j'ai quand même la conviction que cette limite est vraie. Le démon de Maxwell nous a montré que l'information avait un coût énergétique.

On sait que le lien entre entropie et information est fort. Une source d'information délivre plus d'information si elle est entropique, c'est à dire si le désordre est important, si la probabilité qu'elle délivre un 0 ou un 1 est proche de 1/2. Un source peu entropique ne fournit pas beaucoup d'information, elle est prévisible, l'information qu'elle fournit est compressible.

Si l'on considère 1 bit d'information quelconque, sa valeur peut être 0 ou 1, il y a deux possibilités à priori équiprobables. L'entropie du système {bit} est k ln(2). Si maintenant on force sa valeur à v. L'état du système après cette opération est connu avec une probabilité de 1. La valeur du bit est v. L'entropie est nulle. Si l'entropie du système a diminué cela signifie que celle de l'extérieur a augmenté d'au moins autant soit d'au moins k ln(2).
D'ailleurs, on peut faire le même raisonnement pour simplement mesurer l'état d'un bit. Si l'on reprend le même système à l'état initial, son entropie S est toujours k ln(2) et après la mesure S est nulle car la valeur du bit est connue, il n'y a qu'un état possible. Dans ce cas, ce n'est pas le bit du système qui a changé de valeur mais le bit de notre mémoire, précisément celui dans lequel on a enregistré l'état du système.
(Que l'on m'arrête si je me trompe mais le raisonnement me semble être le bon.)

C'est sans doute encore de la science fiction dans la mesure où nos ordinateurs actuels semblent bien loin d'être suffisamment optimaux pour qu'il soit nécessaire de considérer cette limite théorique. Pour moi la vraie question était plutôt de savoir s'il y avait réellement un coût à traiter de l'information ou s'il était théoriquement possible d'avoir un ordinateur ne consommant rien et c'est à cette question que la limite de Landauer répond.

@+