Alcançando experimentalmente dissipação mínima via transporte termodinamicamente ótimo

A teoria do transporte ótimo, originalmente desenvolvida no século XVIII para engenharia civil, tornou-se desde então uma poderosa estrutura de otimização em diversas disciplinas, desde IA generativa até biologia celular. Na física, foi recentemente demonstrado que ela estabelece limites fundamentais à dissipação termodinâmica em processos de tempo finito. Isso vai além da lei convencional da segunda termodinâmica, que garante dissipação zero apenas no limite quase-estático e não pode caracterizar a dissipação inevitável em processos de tempo finito. Aqui, realizamos experimentalmente o transporte termodinamicamente ótimo usando micropartículas aprisionadas opticamente, alcançando dissipação mínima dentro de um tempo finito. Como aplicação ao processamento de informação, implementamos o protocolo finito-otimizado para apagamento de informação, confirmando que a dissipação excedente além do limite de Landauer é exatamente determinada pela distância de Wasserstein - uma quantidade geométrica fundamental na teoria do transporte ótimo. Além disso, nosso experimento alcança o limite que rege o equilíbrio entre velocidade, dissipação e precisão na eliminação de informação. Para permitir controle preciso das micropartículas, desenvolvemos pinças ópticas de varredura capazes de gerar perfis potenciais arbitrários. Esses resultados fornecem princípios orientadores para o processamento de informação saturando o equilíbrio.