Un gruppo di ricerca è riuscito a dimostrare sperimentalmente per la prima volta l'esistenza del cosiddetto principio di Landauer, fondamentale per la teoria dell'informazione. Il legame fra la scienza del calore e la teoria dell'informazione è noto fin da quando Maxwell propose il famoso esperimento mentale in cui un "diavoletto" riusciva a beffare la seconda legge della termodinamica. In realtà, la legge si salva appunto in virtù del principio di Landauer, per il quale l'eliminazione di un bit di informazione produce una quantità di calore che non può essere diminuita oltre un limite prefissato.L'idea di un collegamento tra informazione e termodinamica può essere fatta risalire al "diavoletto di Maxwell", protagonista di un esperimento mentale proposto nel 1871 da James Clerk Maxwell: attraverso la conversione in energia delle informazioni sulla posizione e la velocità di ogni particella, il demone sarebbe stato in grado di diminuire l'entropia del sistema senza eseguire egli stesso un lavoro, in apparente violazione della seconda legge della termodinamica.
Un'elegante soluzione del paradosso della apparente violazione della seconda legge, sul quale si sono esercitati numerosi brillanti scienziati, arrivò nel 1961 quando il fisico Rolf Landauer face notare che, durante un ciclo termodinamico completo, la memoria del diavoletto, necessaria a registrare coordinate e velocità di ciascuna molecola e quindi agire di conseguenza, deve essere periodicamente resettata al suo stato iniziale eseguendo un'operazione di cancellazione (a meno di non presupporre un'improbabile memoria infinita).
Sviluppando con Charles Bennett un suggerimento di Leo Szilard, Rolf Landauer arrivò a formulare un principio che permetteva di salvare il secondo principio della termodinamica: quello di cancellare informazioni è un processo dissipativo, vale a dire che quando viene eliminato un bit (classico) di informazione, viene con ciò stesso necessariamente prodotta una certa quantità di calore, che non può essere ridotta al di sotto di una soglia, il cosiddetto limite di Landauer. Una diretta conseguenza di questa trasformazione irreversibile è che l'entropia dell'ambiente aumenta di una quantità finita.
Ora, come viene riferito in un articolo pubblicato su "Nature", un gruppo di ricercatori della Freie Universität di Berlino, dell'École Normale Supérieure di Lione e delle University of Kaiserslautern e di Augsnirg è riuscito nell'intento di dimostrare l'esistenza del limite di Landauer in un modello generico di memoria a un bit utilizzando un sistema formato da una singola particella colloidale intrappolata in una doppia buca di potenziale creata grazie a un fascio laser.
"I nostri risultati sperimentali - scrivono gli autori - indicano che il limite termodinamico per la cancellazione dell'informazione, il limite di Landauer, può essere avvicinato in un regime quasi-statico, ma non superato. Essi quindi dimostrano una delle limitazioni fisiche fondamentali del calcolo irreversibile. A causa dell'universalità della termodinamica, questo limite è indipendente dal dispositivo, circuito o materiale reale utilizzato per implementare l'operazione irreversibile."
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