物理と情報

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物理と情報

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/06/11 02:15 UTC 版)

「情報」の記事における「物理と情報」の解説

マクスウェルの悪魔という1867年ごろに考案され、20世紀にも議論が行われた思考実験に、情報が関わっている。この実験では、情報とエントロピーの直接的関係が示されている。この思考実験は長らく難問として議論の的となっていたが、1980年代に、系のエントロピーを増大させずに情報を破壊することはできない、との見解に達した。エントロピーの増大とは、一般的には熱の発生を意味する。この考え方を論理回路に適用すると、ANDゲートが発生する熱エネルギーの理論的最小値はNOTゲートのそれよりも大きいということになる（ANDゲートは2ビットを入力として1ビットを出力するため、情報が破壊されているが、NOTゲートでは単に反転させるだけで情報が破壊されていないため）。こういった理論は量子コンピュータとも関連する（可逆計算）。 量子もつれ現象によって、2つの粒子が分離して参照されていない状態で、ある種の、光速を超えて「情報」がもたらされる、ように見える現象がある（「相互作用」ではない）。2つの粒子が離れ、一方の粒子が観測されて量子状態が決定されたとすると、自動的に他方の粒子の量子状態も決定される（ベルの不等式の破れ）。 しかし、これを利用して情報を間接的であっても光速を越えて伝達することはできない。アリスとボブが離れた場所に居るものとし、互いにもつれの状態にある量子がそれぞれの手元にあるものとする。アリスがその量子を観測することで、ボブの手元にある量子についての情報も、アリスは得ることができる。しかしその情報にもとづいてボブが手元の量子に何かをするためには、何らかの（古典的な）方法でアリスからその情報を送ってもらう以外に手段は無い。まとめると、観測によって、何か「光速を越えた情報の伝達」のようなことが起きるわけではない。 なお、極端な（しかも、検証の可能性の無い）仮説としては、我々の宇宙・物理世界が情報的な「シミュレーション」である、といったようなものもある（デジタル物理学）。