Borrar información genera energía

El físico Rolf Landauer de IBM, postuló en 1961 que cualquier transformación irreversible desde un punto de vista lógico, como eliminar un insignificante bit de información, produciría calor. Ese calor, que desde el punto de vista físico es energía, establece un vínculo entre dos cosas aparentemente tan dispares como la teoría de la información y la termodinámica. La novedad reside en que la emisión de esa pequeña cantidad calor que se produce cuando se elimina un bit de información acaba de ser confirmada por un equipo de investigadores europeos.
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Todos somos capaces de imaginar que para poder guardar datos en un soporte -de cualquier tipo- hace falta energía. No es posible almacenar un bit en una cinta o disco magnético sin emplear energía para generar el campo magnético necesario para llevar a cabo esa tarea. Cuando un haz láser graba datos en un soporte óptico, “consume” energía eléctrica para producir los fotones del haz. Y así podríamos seguir analizando diferentes sistemas de grabación y siempre llegaríamos a la misma conclusión: para almacenar información es necesario utilizar energía. Pero en 1961, un físico de los laboratorios de IBM llamado Rolf Landauer postuló que el proceso contrario -es decir, el borrado de datos- debería producir una cantidad de energía superior a un mínimo. Ese mínimo se conoce como “límite de Landauer” y corresponde a la cantidad mínima de calor que se puede generar cuando se elimina un bit de información. Landauer analizó el problema e interpretó que cuando eliminamos información, algo que hacemos todo el tiempo en nuestro ordenador, estaríamos generando energía. Desde el punto de vista estrictamente físico este postulado tiene bastante sentido: al eliminar datos, estamos aumentando la entropía del Universo, por lo que debería haber alguna clase de “devolución” en forma de energía. En el fondo, es lo mismo que ocurre cuando quemamos un trozo de madera o una estrella se enfría un poco.

Esto tiene relación directa con el proceso de miniaturización de los chips.


Sin embargo, una cosa es postular algo y otra muy diferente conseguir probarlo. El trabajo de Landauer vuelve a ser noticia justamente gracias un experimento realizado por un equipo de investigadores europeos que ha servido para medir la cantidad de calor que se desprende al eliminar un bit de información. Para conseguir medir esta pequeñísima cantidad de energía -ha resultado ser de solamente 0,0000000000000000000003 Julios- colocaron una partícula de vidrio en una trampa óptica (básicamente, un potencial de pozo doble modulable) para crear un bit de memoria con dos estados posibles, a los que se denominaron respectivamente 0 y 1. El trabajo ha sido publicado en Nature, y ha servido para demostrar que la cantidad de calor disipada siempre es mayor que el límite previsto por Landauer, corroborando además la íntima relación existente entre la teoría de la información y la termodinámica. “Siempre que eliminas información de un dispositivo de almacenamiento, como el disco duro de tu ordenador, se liberará calor y el dispositivo se calentará”, explica Eric Lutz, investigador de la Universidad de Augsburg (Alemania) y coautor del estudio. Ese calor, indetectable para los instrumentos normales y que resulta prácticamente imperceptible en medio del calor generado por todo el sistema electromecánico del dispositivo proviene de los bits que se borran, proceso que aumenta la entropía del disco. Hasta ahora había sido imposible verificar el postulado de Landauer debido a la dificultad que presentaba manipular una sola partícula y medir la pequeñísima cantidad de calor que se disipaba, pero el trabajo publicado no deja lugar a dudas: borrar información genera energía.

Borrar un bit genera energía.


Lutz se ha encargado de explicar que este tipo de postulado tiene relación directa con el proceso de miniaturización de los chips. En la actualidad, la disipación de energía que se produce en los circuitos integrados más modernos producen, al realizar una operación lógica, una cantidad de calor que es unas mil veces mayor que la estipulada por el límite de Landauer, pero los científicos esperan conseguir esa eficiencia en dos o tres décadas. Una vez alcanzado, no se podrá -salvo que haya algún error en esta teoría- construir un chip que disipe menos energía al operar.

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