量子記憶的代價：科學家首度精準測量「遺忘」所消耗的能量

維也納工業大學與柏林自由大學的研究團隊取得重大突破，首度成功測量量子資訊消失時的能量變化，這項發現為量子物理、熱力學與資訊理論之間的深層關聯提供了嶄新見解。

表面看來，熱能與資訊似乎是毫不相關的概念。熱能屬於熱力學範疇，是物理學的重要基石；而資訊理論則是探討資料儲存與傳輸的數學領域。但1960年代，物理學家羅夫·蘭道爾提出革命性觀點：刪除資訊必然伴隨能量消耗。這個被稱為「蘭道爾原理」的理論，深刻揭示了熱力學與資訊科學的內在聯絡。

維也納工業大學原子研究所的約爾格·施密德邁爾教授解釋：「無論採用何種儲存方式，刪除1位元資訊至少會造成特定程度的熵增與能量損耗。這項原理對量子電腦發展至關重要，並為量子資訊處理設定了基本限制。」

研究團隊採用創新的實驗方法，將數千個銣原子冷卻後固定於原子晶片上，隨後釋放兩團原子雲任其自由擴散並相互重疊。主要實驗人員阿明·塔吉克說明：「我們將系統劃分為量子子系統與環境兩部分，透過精密測量原子雲間的干涉現象，就能觀察資訊如何流失以及熵的轉移過程。」

柏林自由大學理論物理學家斯特凡·艾梅特強調：「沒有任何測量裝置能同時記錄這些變數。我們透過國際合作建立理論模型，才得以量化能量與資訊流動的關聯性。」實驗結果證實，即便在複雜的多粒子量子系統中，蘭道爾原理依然成立——量子資訊的刪除確實伴隨熵轉移與能量耗損。

理論團隊負責人延斯·艾塞特指出：「這項研究不僅驗證了蘭道爾的前瞻思想，更為理解量子測量過程中的基礎問題開闢新途徑。超冷原子平臺讓我們能定量探索這些深奧問題，這對未來量子科技發展具有關鍵意義。」

這項突破性研究成果已發表於《自然物理》期刊，標題為〈實驗探測多體量子系統中的蘭道爾原理〉。研究團隊特別強調，他們發現的現象已超越蘭道爾原理原有範疇，為量子資訊與熱力學的互動作用提供更深入的理解。