你能想象吗？电脑上每一个比特信息都“价值” 2.75乘10的负21次方焦耳。你在电脑上删一个字、在本子上擦除一段话、在脑海中忘掉一件事，都至少要耗费这么多能量。这可不是传统意义上的电能或化学能，而是在宇宙中消除信息所消耗的最小阈值。

　　有没有想过，在某种层面上，你能把电脑上一行行字符转化为发光发热的能量。随着信息时代的到来，这一概念对于飞速发展的量子计算技术有着深刻的理论意义。

　　在量子的世界中，“能量”和“信息”这两个看似不相干的概念因为一只“小妖精”联系起来。这只小妖精的存在曾是热力学界的百年难题，而最近，它又在各大学术期刊上兴风作浪了。

　　近期的学术新闻包括：

　　7月10日，一个法国的团队称，利用量子叠加和量子涨落原理，麦克斯韦妖能在从量子测量的过程中从系统中吸收能量；

　　7月5日，英国科学家通过超导电路成功模拟了麦克斯韦妖汲取能量、储存信息的过程；

　　去年2月，牛津大学团队利用两束光非常形象地模拟了麦克斯韦妖悖论中的环境，并实现了能量的传递；

　　去年1月，一支芬兰的团队把小妖精变成了“冰箱”，在低温超导电路中的晶体管观察到了温度变化……

　　“麦克斯韦妖”是150前詹姆斯·麦克斯韦提出的一个悖论，它违反了?热力学中的第二定律。该定律是我们今天几乎所有热力系统的工作基础，自提出以来，就一直支配着宇宙的能量转换过程。

　　麦克斯韦妖悖论：150 年前，电磁学大神麦克斯韦做了一个假想试验，他想象了一个不与外界有任何能量物质交换的封闭盒子，里面充满了随机运动的粒子；他把其分为左右两部分，隔板的中间有一道供粒子通过的门。

　　假设有一只妖精控制着门的开关，它精确地知道每一个粒子的运动速度，通过不断地开门关门，它有意向性地把快的粒子放出到隔板的左边，慢的粒子留在隔板的右边。这样一来，一段时间之后，盒子的左半部就会充满运动快的粒子，而右半部会充满运动慢的粒子。

　　在物理上，熵是热力学第二定律中最关键的概念，它可以被理解为系统的混乱度，比如一盒火柴散落一地，不再呈现整齐摆放，就是一种混乱度增加的过程，即熵增过程。显然，盒子从混乱的平衡态（快慢粒子混合）过渡到了有序的非平衡态（快慢粒子分开），就是一个混乱度减少的过程，即熵减过程。

　　实际上，热力学第二定律规定，封闭系统的熵只增不减，系统随着时间的流逝只可能变得越来越混乱（另一种初级表述为：能量只能从高温物体传导至低温物体）。

　　在麦克斯韦妖实验中，从平衡态到不稳态的演化进程从何而来？当时的科学家百思不得其解。也就是说，麦克斯韦妖的存在违背了热力学第二定律。

　　图丨麦克斯韦妖

　　这只最初出现在詹姆斯·麦克斯韦信件上的“麦克斯韦妖”，一度是物理上最大的未解之谜，在上世纪末被 IBM 科研团队解决之后，它沉寂了一段时间；重出江湖之后，前几天更是在《物理评论快报》再次现身——在新的世纪，“麦克斯韦妖”似乎与“量子”站在了一起。

　　面对前文所提的这些研究，牛津大学团队的 Oscar Dahlsten 表示：“我们的工作将揭示能量和信息之间的本质关系。”