Per la prima volta i fisici hanno misurato la minuscola quantità di calore rilasciata quando un singolo bit di dati viene cancellato. Sebbene il valore sia stato previsto per la prima volta più di 50 anni prima, è così piccolo che misurarlo si è rivelato impossibile, fino ad ora. L’esperimento, che prevedeva l’intrappolamento di una minuscola perlina in un doppio pozzo creato da un laser e il monitoraggio del suo movimento mentre ruotava tra i pozzi, pone un limite inferiore all’energia dissipata dai circuiti logici, che potrebbe influenzare la progettazione di futuri dispositivi elettronici. Per decenni fisici e scienziati informatici hanno stabilito collegamenti tra la termodinamica e la teoria dell’informazione. Nel 1961 il fisico tedesco-americano Rolf Landauer dedusse che la cancellazione irreversibile delle informazioni comporta la dissipazione del calore. Il “principio di Landauer”, si applica ai processi di calcolo in cui il numero di bit di informazioni diminuisce man mano che il calcolo procede, cosa che accade in tutti i computer convenzionali. Un esempio importante di cancellazione irreversibile è il processo “reset-to-one”, per cui un’informazione che contiene un bit, che può essere 0 o 1, viene reimpostata a 1. Poiché l’informazione detenuta dal bit viene distrutta, questo dato non può essere più recuperato perché, una volta impostato il bit a 1, non abbiamo modo di conoscerne il valore precedente. Ciò che è sostanzialmente accaduto è che l’entropia – o casualità – del bit è stata ridotta. E poiché il bit e l’ambiente circostante sono entità fisiche che devono obbedire alle leggi della termodinamica, questa entropia deve essere trasferita dal bit all’ambiente circostante sotto forma di calore. Infatti, secondo la teoria di Landauer, una quantità minima di calore – circa 10-21 J per bit cancellato – deve essere dissipata quando l’informazione viene distrutta. Sfortunatamente, i fisici hanno faticato a verificare questa previsione perché 10-21 J per bit cancellato sono meno di un 1000esimo dell’energia elettrica dissipata quando un moderno dispositivo al silicio viene ripristinato. Eric Lutz dell’Università di Augusta insieme a Sergio Ciliberto e colleghi dell’Ecole Normale Supérieure de Lyon e Raoul Dillenschneider dell’Università di Kaiserslautern sono i primi a confermare sperimentalmente il principio di Landauer. Invece di utilizzare un circuito in silicio, il bit di dati del team comprende una minuscola perlina di silice di soli 2 µm di diametro che viene immersa nell’acqua e intrappolata mediante pinzette ottiche. Il laser utilizzato per creare le pinzette viene alternativamente focalizzato in due punti diversi in rapida successione, creando due punti diversi in cui il tallone può essere intrappolato. Al bit viene assegnato il valore “0” quando il cordone è in posizione sinistra e “1” quando è in posizione destra.
