Física · Computación · Infraestructura Abril 2026

Por qué borrar un bit
cuesta energía —
y qué tiene que ver con el universo

Einstein consideraba la Segunda Ley de la Termodinámica como la más sólida de las leyes físicas. Tiene implicancias en las redes que usamos todos los días.

Refrescando conceptos
01La energía total del universo es constante.
02La entropía total del universo tiende a un máximo.

Es decir: la energía se disipa a lo largo del tiempo.

La Segunda Ley de la Termodinámica pretende regir la totalidad de los fenómenos físicos, desde los que involucran solo unas pocas partículas hasta los que afectan el universo en su conjunto, por lo que no estamos ante una simple ley física. Tiene implicancias en la sensación del paso del tiempo, los cambios en nuestro cuerpo y, en última instancia, la aniquilación.

Por otra parte, el concepto de entropía nace en el siglo XIX. En ese momento de la historia, la humanidad estaba en búsqueda de construir máquinas cada vez más potentes. Las máquinas de vapor ya eran campo de estudio de ingenieros y científicos que las analizaban desde un punto de vista más sistemático.

Hasta ese momento, la física se basaba en los estudios de Newton, que buscaban explicar el cielo, el movimiento de los planetas, la gravedad y la tierra, pero no lograba dar explicación a la termodinámica.

La termodinámica no pretende describir todo bajo cualquier circunstancia, sino solo lo que importa bajo las condiciones que importan.

Sadi Carnot pasó tres años estudiando el uso óptimo de la energía en máquinas de vapor y llegó a la conclusión de que solo una parte de la energía era convertida en trabajo; el resto se dispersaba y ya no era posible recuperarla ni usarla, dando lugar a un proceso irreversible. A esto, Rudolf Clausius lo llamó entropía — eligió esa palabra deliberadamente, del griego trope (transformación), para que sonara lo suficientemente universal como para estar a la altura del concepto: una medida de la energía que se dispersa y que el universo no puede recuperar. Una vez que ocurre, no hay vuelta atrás.

Aunque muchas veces pensamos en la entropía como desorden, probablemente la mejor manera de entenderla es considerándola como energía que se dispersa y ya no puede ser utilizada.

Por otra parte, Boltzmann estableció que el calor no siempre viaja de los cuerpos calientes a los fríos, sino que es puramente estadístico. Existen casos en los que el calor viaja de cuerpos fríos a calientes. (Tranqui, ya vamos a ver un ejemplo.) Es poco probable, pero sucede.

Pensemos en sistemas de refrigeración: el calor pasa de cuerpos fríos a sistemas calientes, pero si esos sistemas tienen un descenso de temperatura, están teniendo, a su vez, un descenso de la entropía. Y si la entropía del universo tiende a máximo, ¿dónde está aumentando?

En el aumento de temperatura del motor del equipo de refrigeración, en la energía disipada por los cables que conducen electricidad, en los transformadores eléctricos y en las centrales eléctricas, donde fuentes de calor convierten agua en vapor que mueve turbinas gigantes.

Un mínimo cambio en la entropía de un sistema conlleva un gran cambio de entropía en otra parte del universo.

Procesos informáticos, entropía y la Segunda Ley: el principio de Landauer

Hacia 1960, Rolf Landauer planteó que los sistemas informáticos debían comportarse de acuerdo a la Segunda Ley de la Termodinámica. ¿Pero cómo?

Estableció que existe un límite de energía mínima necesaria para el borrado de una cantidad de información, dando lugar al principio limitante para el borrado de un bit de memoria de un sistema que funciona a una temperatura de equilibrio T. La cantidad mínima de energía disipada al borrar un bit de información está establecida por:

W = kB · T · ln2
kB = constante de Boltzmann T = temperatura de equilibrio del sistema informático W = energía mínima disipada al borrar un bit

De esta manera, Landauer logró relacionar procesos informáticos con irreversibilidad termodinámica, pero solo de manera teórica.

No fue hasta 60 años después que se logró comprobar de manera empírica que el proceso de borrado de información, relacionado con el tiempo necesario para disipar energía, se acerca bastante a los cálculos establecidos por Landauer: 10⁻²¹ J.

Se estima que para la próxima década tengamos circuitos operando muy cerca del límite de Landauer.

Por qué importa en infraestructura

Esto trae implicancias en la cantidad de información que generamos, usamos y borramos; los sistemas que alimentamos con esa información; la cantidad de recursos necesarios para su almacenamiento y procesamiento; y el uso de las redes de infraestructura que cada vez tienen más demanda de tráfico y velocidad.

Basado en Principio de Landauer · R. Landauer, IBM Journal of Research and Development, 1961 · Segunda Ley de la Termodinámica
P
Pamela Gatto
IT Project Coordinator · Networking & Infrastructure · AT&T
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