情報は消すとエネルギーになって漏れていく――情報の物理性実証に成功

情報はエネルギーと不可分のようです。

オーストリアのウィーン工科大学で行われた研究により、量子の世界で情報を削除すると「情報を持っている部分」から必ずエネルギーが失われ、環境に逃げていくことを実験的に測定・実証されました。

この結果は、情報の消失が単なる抽象概念ではなく、エネルギー散逸と連動する物理現象として解釈できることを示しています。

さらに研究ではこの現象を『準粒子』という直感的なイメージを用いてわかりやすく説明できることも示されました。

情報とエネルギーという一見かけ離れた概念はどのように結びついていたのでしょうか？

研究内容の詳細は2025年6月5日に『Nature Physics』にて発表されました。

なぜ「情報を消す」行為が物理学の重要課題なのか？

私たちは日頃、パソコンやスマートフォンに保存されたデータを気軽に消しています。

しかしこの「情報を消す」という行為を物理現象として考えた人は少ないでしょう。

多くの人にとって情報とは抽象的な重さも形もない概念であり、物体の融解や核分裂といった物理現象と関連しているとは別のものだとみなされているからです。

しかし物理学者ロルフ・ランダウアーは情報の記録や消去を物理現象としてとらえ1961年、「情報を消すということは必ずエネルギーの代償が必要になる」とするランダウアーの原理を提唱しました。

情報に物理性は存在するのか？

物理的な観点から見ると、情報を消すということは、物体の「状態」を一つに固定し再び情報が得られないようにすることです。たとえば何らかの音があることを示す突起だけで構成されている超簡単なレコードがあるとします。このレコードから「音の情報を完全に消す」にはレコードを削るなどして情報が読み取れない均一のツルツルの状態へとシフトしそのままで固定される必要があります。このような特定の状態を作ることは物理的には乱雑さ（エントロピー）を減らすという行いと解釈されます。情報が刻まれた状態はある種の複雑さを持っていますが、情報を消すことで複雑さを持たない状態に移行できるからです。そして熱力学の第二法則によれば、ある物体の乱雑さ（エントロピー）を減らす操作を行うと、必ず外部（環境）に熱エネルギーが放出されるとされます。実際問題、摩擦熱という熱の放出なくして、レコードを削ることは不可能です。これは摩擦にかんする常識に思えますが、熱力学の第二法則を最もわかりやすく反映した現象と言えるでしょう。より直感的に言えば、環境の中でこっち（レコード）で乱雑さを減らすという、ある意味で人工的な操作を達成するには、周囲の環境に乱雑さの元となるエネルギーをまき散らす必要があるわけです。つまり、情報を消去することは「必ず環境にエネルギーを放出する」ことを要求する、完全に物理的な現象であり、情報とエネルギーは切り離せない関係にあるわけです。