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M. Spekkens explique que des techniques de la théorie
de l’information quantique jettent un éclairage nouveau
sur la thermodynamique. En particulier, l’
intrication
,
type particulier de corrélation qui peut exister entre des
systèmes, a fait l’objet d’études approfondies pour son
rôle dans diverses tâches de traitement de l’information,
et les résultats obtenus dans ce domaine alimentent les
nouvelles recherches.
La théorie de l’information est pertinente en
thermodynamique parce que, grosso modo, le savoir est
une forme d’énergie. En effet, l’information peut servir de
« carburant » pour effectuer un travail utile. Tout comme il
faut du courant pour effacer tout le contenu d’un disque
d’ordinateur, un disque nettoyé peut servir de batterie
capable de fournir du carburant.
Robert Spekkens et ses collaborateurs (dont Markus
Müller, postdoctorant à l’Institut Périmètre, et Nicole
Halpern, ancienne étudiante du programme PSI de
l’Institut Périmètre) ont étudié comment quantifier une
déviation de l’état d’« équilibre informationnel » (c’est-
à-dire une version du mode « égalisé »). Ils ont ensuite
examiné comment cette déviation peut être mise à
profit pour des tâches mécaniques et calculatoires, et
comment on peut passer d’un état à un autre. Leurs
travaux portent sur diverses notions de conversion
d’état et différents scénarios dans lesquels une telle
conversion peut se produire.
Non seulement ces travaux jettent un nouvel
éclairage sur la manière dont la deuxième loi de
la thermodynamique peut (et ne peut pas) être
formulée, mais ils définissent aussi de nouvelles
voies entre différents domaines de la physique
théorique. C’est le genre de recherches qui crée de
nouveaux tissus conjonctifs entre des disciplines
disparates et illustre l’approche interdisciplinaire
que l’Institut Périmètre vise à favoriser.
References:
L. HARDY (Institut Périmètre). On the theory of composition in physics,
arXiv:1303.1537.
G. GOUR (Université de Calgary), M.P. MÜLLER (Université de
Heidelberg), V. NARASIMHACHAR (Université de Calgary), R.W.
SPEKKENS (Institut Périmètre) et N. YUNGER Halpern (Institut
de technologie de la Californie – Caltech),
The resource theory of
informational nonequilibrium in thermodynamics
, arXiv:1309.6586.
F.G. BRANDAO (Collège universitaire de Londres), M. HORODECKI
(Université de Gdansk), J. OPPENHEIM (Collège universitaire de
Londres), J. RENES (École polytechnique fédérale de Zurich – ETH)
et R.W. SPEKKENS (Institut Périmètre).
The resource theory of
quantum states out of thermal equilibrium
, arXiv:1111.3882.