Landauers Principle in Quantum Statistical Mechanics Joint work - PowerPoint PPT Presentation

Landauer’s Principle in Quantum Statistical Mechanics Joint work with Vojkan Jakˇ si´ c (McGill University) Claude-Alain Pillet (CPT – Universit´ e de Toulon) Quantum Thermodynamics & Quantum Information Theory Toulouse — September 9–11 2015 Claude-Alain Pillet (CPT – Universit´ e de Toulon), Landauer’s Principle in Quantum Statistical Mechanics, 1/27

Introduction – A thermodynamic argument 1 Landauer’s Principle in statistical mechanics 2 Algebraic framework – Abstract Landauer’s Principle 3 Tightness of Landauer’s bound 4 Conclusion 5 Claude-Alain Pillet (CPT – Universit´ e de Toulon), Landauer’s Principle in Quantum Statistical Mechanics, 2/27

1. Introduction Taming Maxwell’s demon: a never ending story made short 1871: Maxwell’s demon violates the 2 nd Law 1929: Szilard’s engine converts information into work 1956: Brillouin: irreversibility of quantum measurement processes 1961: Landauer: logically irreversible operations dissipate heat ∆ Q = k B T log 2 per bit 1982: Bennett exorcises the demon 1999: Earman-Norton criticism... ... many attempts to “prove” Landauer’s principle from ”first principles” (stat. mech.) or conceive classical and quantum systems that violate it ... Claude-Alain Pillet (CPT – Universit´ e de Toulon), Landauer’s Principle in Quantum Statistical Mechanics, 3/27

Thermodynamic “derivation” of Landauer’s Principle The ideal gas 1 -bit memory ( pV = k B T ) ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ T T ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ 0 1 Claude-Alain Pillet (CPT – Universit´ e de Toulon), Landauer’s Principle in Quantum Statistical Mechanics, 4/27