Почему шум мешает демону
Водитель едет в тумане и видит только ближайший метр дороги. Карта с каждым поворотом бесполезна, потому что не видно ориентиров. Демон Максвелла, который пытается получить работу из теплового движения, попадает в похожую ситуацию, когда его измерения зашумлены. Учёные показали, что в таком тумане простой взгляд на текущий момент надёжнее подробной памяти о пути.
В эксперименте крошечная пластинка колеблется с частотой 1100 Гц, а её положение измеряют с точностью до 1 пм, но добавляют шум, как грязь на лобовом стекле. Управляющая сила переключается в зависимости от знака измеренной координаты, и из тепловых колебаний получается немного работы. Чем точнее демон знает, где пластинка, тем больше работы он извлекает.
Когда измерения почти идеальны, лучшей оказывается граница, которая помнит всё. Но стоит добавить шум, и эта граница быстро слабеет. Простая мгновенная связь держится лучше и точно предсказывает, сколько работы можно получить. Туман сгущается, и водитель перестаёт смотреть на карту, а следит только за тем, что видно прямо перед капотом.
Микрокантилевер колеблется с амплитудой около 1 нанометра, что сравнимо с размером небольшой молекулы, а точность интерферометра позволяет различить смещение в тысячную долю этой амплитуды.
Идея демона, который извлекает работу из теплового движения, но ошибается в измерениях, перекликается с рассказом Станислава Лема «Демон второго рода», где демон сталкивается с ограничениями собственного восприятия.