Gilles Brassard

Calcul réversible et démon de Maxwell

Est-il possible de calculer sans dépenser d'énergie ni dégager de chaleur? Nous savons grâce à feu Rolf Landauer qu'une opération de calcul est intrinsèquement énergivore si et seulement si elle est irréversible. En particulier, il est impossible d'effacer de l'information sans dépenser un minimum d'énergie et produire de la chaleur. Cette constatation a fait croire à Landauer que le calcul est fondamentalement irréversible parce qu'il ne pouvait pas imaginer qu'il soit possible de calculer sans consommer d'énergie. À la grande surprise de Landauer, son protégé Charles Bennett a démontré tout le contraire: tout calcul peut se faire de manière complètement réversible, et donc (en principe) sans dépense d'énergie ni dégagement de chaleur. Cette histoire s'est déroulée il y a plus que 30 ans.

Comment Bennett aurait-il pu se douter que sa théorie du calcul réversible allait bientôt jouer un rôle fondamental en informatique quantique, car sans calcul réversible il n'y aurait pas de calcul quantique possible? C'est également Bennett qui a enfin résolu le problème posé plus d'un siècle plus tôt par James Clerk Maxwell: c'est la nécessité pour son célèbre démon d'effacer sa mémoire qui l'empêchera de violer la seconde loi de la thermodynamique en raison de la chaleur que son cerveau devra dégager!

Aucune connaissance préalable du démon de Maxwell, de la thermodynamique ou de l'informatique quantique ne sera présumée.

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