¿Cuáles son los límites teóricos del poder computacional dictados por las leyes conocidas de la física?

Creo que el artículo de Wikipedia sobre los límites de la computación es un resumen excelente, los factores más importantes son el límite de Bekenstein (cantidad máxima de información que puede estar contenida en una cantidad finita de espacio) y el teorema de Margolus-Levitin (velocidad computacional máxima por unidad energía ).

El punto importante es que si desea almacenar información necesita grados de libertad. Cuantos más grados de libertad hay, más energía tienes. (Esta es la razón por la cual un sistema no puede tener un número infinito de grados de libertad: porque tendría energía infinita). Dado que en algún momento un sistema con cierta energía colapsaría bajo su propia gravedad en un agujero negro, no hay Sorprende que la energía máxima y, por lo tanto, el contenido de información de la cantidad finita de espacio (limitado por Bekenstein) sea finito y esto proviene del estudio de la termodinámica del agujero negro.

El otro factor importante es la velocidad a la que un sistema puede evolucionar de un estado distinto a otro. Dado que, según la mecánica cuántica, el tiempo necesario para desarrollar un sistema en un estado claramente distinguible es inversamente proporcional a su frecuencia (por lo tanto, su energía), las transiciones más rápidas que necesita la mayor energía promedio que su sistema debería tener. Una vez más, hay un límite máximo para la energía promedio antes de que el sistema colapse a un agujero negro.

Entonces sí, hay límites finales que están íntimamente relacionados con la energía del sistema computacional y, por lo tanto, con la termodinámica del agujero negro.

El principio de Landauer establece límites de calor en la velocidad de cálculo.

El límite de Bekenstein proporciona los límites de la cantidad de información posible en una ubicación. Un poco más y se derrumba en un agujero negro.

El límite de Bremermann da límites a la velocidad computacional.

El teorema de Margolus-Levitin da límites en la velocidad computacional versus la energía.

El teorema de Holevo da límites para copiar un estado cuántico

El teorema de no clonación dice que un estado cuántico no se puede copiar y es parte de una serie de teoremas cuánticos.

El Principio de incertidumbre de Heisenberg limita la física teórica a límites computacionales finitos porque hay una energía y / o masa finita muy pequeña que ya no se puede medir directamente porque cualquier medio para medirla causa un cambio en la entidad medida. Esto arruinó la física teórica para mí porque más allá de cierta pequeñez no podemos probar nada al respecto en el laboratorio ya que no sabemos cuánto espacio ocupa y qué tan rápido viaja.