このページの本文へ

あくまで思考実験だった熱力学法則のパラドックスを実験

実際に動作する「マクスウェルの悪魔」が作られる

2016年01月14日 11時50分更新

文● 行正和義 編集/ASCII.jp

  • この記事をはてなブックマークに追加
  • 本文印刷

超伝導トランジスタで回路に作り込まれたマクスウェルの悪魔。電荷の有無によって動作するため、外部からの制御(情報)なしに自律的にゲート開け閉めする

 フィンランド・アールト大学は1月11日、実際に動作する「マクスウェルの悪魔」を回路上に製作したと発表した。

 マクスウェルの悪魔とは、1867年にジェームズ・クラーク・マクスウェルた提唱した思考実験。2つに仕切られた容器の中で、仕切りに開いた穴にいる「悪魔」が右から来る温度の高い粒子だけ/左から温度の低い粒子だけを通すように働けば、熱力学的な仕事なしに温度差を作り出せる。

 これは熱力学第二法則に反しており、エントロピーが減少する(原理的には必ず増大する)ことになるというパラドックス。現在では情報の受け渡し(粒子の温度を悪魔が見るという行為)があるため、熱と情報を並べて扱えばエントロピーの減少にはあたらないとされている。

 あくまで思考実験であり、実際に実験を行なって確認するような理論ではなかったが、アールト大学の研究者は極低温の超伝導材料を用いたトランジスタを利用し、電荷によってゲートを開け閉めするという電子回路を製作した。回路は実際に動作し、トランジスタはマクスウェルの悪魔と同様に働く。

 ただし、エントロピーの減少はありえないため、動作させると熱の流入(系の冷却、悪魔が存在する部分の温度上昇)として観察される。情報が熱に変換されるという現象は感覚的には理解しにくいが、熱も情報も等しくエントロピーの法則に従い、情報熱力学分野では変換可能なものとして扱われている。

 研究チームでは、現在は基礎研究レベルではあるものの、可逆コンピューティング(計算にエネルギーを消費しない計算手法)や量子計算技術に応用できる可能性があるとしている。

■Amazon.co.jpで購入

カテゴリートップへ

本記事はアフィリエイトプログラムによる収益を得ている場合があります

ASCII倶楽部

注目ニュース

  • 角川アスキー総合研究所

プレミアム実機レビュー

ピックアップ
1
KIOXIA(キオクシア) 旧東芝メモリ microSD 128GB UHS-I Class10 (最大読出速度100MB/s) Nintendo Switch動作確認済 国内サポート正規品 メーカー保証5年 KLMEA128G
KIOXIA(キオクシア) 旧東芝メモリ microSD 128GB UHS-I Class10 (最大読出速度100MB/s) Nintendo Switch動作確認済 国内サポート正規品 メーカー保証5年 KLMEA128G
¥2,273
2
Anker PowerLine III Flow USB-C & USB-C ケーブル Anker絡まないケーブル 240W 結束バンド付き USB PD対応 シリコン素材採用 iPhone 17 / 16 / 15 / Galaxy iPad Pro MacBook Pro/Air 各種対応 (1.8m ミッドナイトブラック)
Anker PowerLine III Flow USB-C & USB-C ケーブル Anker絡まないケーブル 240W 結束バンド付き USB PD対応 シリコン素材採用 iPhone 17 / 16 / 15 / Galaxy iPad Pro MacBook Pro/Air 各種対応 (1.8m ミッドナイトブラック)
¥1,390
3
Anker USB Type C ケーブル PowerLine USB-C & USB-A 3.0 ケーブル iPhone 17 / 16 / 15 /Xperia/Galaxy/LG/iPad Pro/MacBook その他 Android 等 USB-C機器対応 テレワーク リモート 在宅勤務 0.9m ホワイト
Anker USB Type C ケーブル PowerLine USB-C & USB-A 3.0 ケーブル iPhone 17 / 16 / 15 /Xperia/Galaxy/LG/iPad Pro/MacBook その他 Android 等 USB-C機器対応 テレワーク リモート 在宅勤務 0.9m ホワイト
¥740
4
UGREEN USB Type Cケーブル PD対応 100W/5A 超急速充電 USB C ナイロン編み 断線防止 iphone17/16/15シリーズ/iPad/MacBook Pro/Galaxy S24/Matebook/iPad/Xperia等USB-C各種対応(1m, ブラック)
UGREEN USB Type Cケーブル PD対応 100W/5A 超急速充電 USB C ナイロン編み 断線防止 iphone17/16/15シリーズ/iPad/MacBook Pro/Galaxy S24/Matebook/iPad/Xperia等USB-C各種対応(1m, ブラック)
¥1,299
5
Anker iPhone充電ケーブル PowerLine II ライトニングケーブル MFi認証 超高耐久 iPhone 14 / 14 Pro Max / 14 Plus / 13 / 13 Pro / 12 / 11 / X/XS/XR / 8 Plus 各種対応 (0.9m ホワイト)
Anker iPhone充電ケーブル PowerLine II ライトニングケーブル MFi認証 超高耐久 iPhone 14 / 14 Pro Max / 14 Plus / 13 / 13 Pro / 12 / 11 / X/XS/XR / 8 Plus 各種対応 (0.9m ホワイト)
¥990
6
KIOXIA(キオクシア)【日本製】USBフラッシュメモリ 32GB USB2.0 国内サポート正規品 KLU202A032GL
KIOXIA(キオクシア)【日本製】USBフラッシュメモリ 32GB USB2.0 国内サポート正規品 KLU202A032GL
¥937
7
NIMASO ガラスフィルム iPad 第11世代(A16) 2025用/iPad 10.9インチ 第10世代 2022用 衝撃吸収 強化 ガラス 保護フィルム 指紋防止 ガイド枠付き NTB22I574
NIMASO ガラスフィルム iPad 第11世代(A16) 2025用/iPad 10.9インチ 第10世代 2022用 衝撃吸収 強化 ガラス 保護フィルム 指紋防止 ガイド枠付き NTB22I574
¥1,359
8
エルパ(ELPA) 扉付タップラン 電源タップ 延長コード 125V 3m 3個口 ホワイト WBT-N3030B(W)
エルパ(ELPA) 扉付タップラン 電源タップ 延長コード 125V 3m 3個口 ホワイト WBT-N3030B(W)
¥652
9
エレコム 電源タップ 6個口 3m 雷ガード 個別スイッチ ほこりシャッター付 耐熱 PSE技術基準適合 ブラック T-K6A-2630BK
エレコム 電源タップ 6個口 3m 雷ガード 個別スイッチ ほこりシャッター付 耐熱 PSE技術基準適合 ブラック T-K6A-2630BK
¥1,590
10
UGREEN LANケーブル CAT8 1M メッシュLANケーブル カテゴリー8 コネクタ 超光速40Gbps/2000MHz CAT8準拠 イーサネットケーブル 爪折れ防止 シールド モデム ルータ PS3 PS4 Xbox等に対応 1M
UGREEN LANケーブル CAT8 1M メッシュLANケーブル カテゴリー8 コネクタ 超光速40Gbps/2000MHz CAT8準拠 イーサネットケーブル 爪折れ防止 シールド モデム ルータ PS3 PS4 Xbox等に対応 1M
¥699

Amazonのアソシエイトとして、ASCII.jpは適格販売により収入を得ています。

デジタル用語辞典

ASCII.jpメール デジタルMac/iPodマガジン