Kodowanie danych w fizycznych nośnikach pamięci masowych

Zasada Landauera odkryta i udowodniania w ramach zasad termodynamiki przez Rolfa Landauera wskazuje, że zawsze istnieje energia minimalna, która jest potrzebna do zmiany zapisanego bitu w pamięci. Innymi słowy, oznacza to, że każda informacja jest fizyczna i może być tylko fizyczna. W przypadku zapisu danych na nośnikach, w trakcie procesu, następuje kodowanie każdego bitu w postaci odpowiedniego stanu fizycznego wybranego parametru fizycznego.  Stan może być opisany wieloma parametrami np.: energią, namagnesowanie, licznością elektronów lub dziur w warstwach floating-gate w masowych pamięciach elektronicznych, kształtem i położeniem pit/land itd. W przypadku technologii  skali nanometra  utrzymanie stanu kodowanego bitu może wykazywać ograniczoną w czasie stabilność tzn. stan taki  nazywany jest stanem metastabilny. Zagadnienia konstrukcji i wyboru pamięci są więc elementami teorii stanów metastabilnych.

Znalezienie materiału , który można użyć do produkcji pamięci masowej,  i który będzie posiadał własność nieskończonej trwałości naruszałoby II zasadę termodynamiki. Jak do tej pory nie odkryto żadnych przykładów naruszenie tej zasady. Problem demona Maxwella, który sugerował naruszenie tej zasady został rozwiązany przez Ch. Benetta i zasada pozostała nienaruszona nawet teoretycznie. Każdy materialny przedmiot znajduje się w jakieś temperaturze, zawsze większej od 0K i w oddziałuje z otoczeniem np. promieniowaniem. Zasada Landauera wskazuje, że minimalna energia do zmiany stanu bitu wymaga dostarczenia energii:


E=k*T*ln2

gdzie: k – stała Boltzmanna, T – temperatura  bezwzględna w kelwinach).

W rzeczywistych konstrukcjach potrzebna energia jest znacznie większa do zmiany stanu bitu tzn. wytarcia zapisu. W przypadku konstrukcji elektronicznego archiwum długoterminowego, zastosowany został mechanizm przywracania stanu w sposób dynamiczny tzn. poprzez czyszczenie stanów fizycznych, które przekroczyły zakres okna dyskryminacji i które można automatycznie skorygować przez mechanizmy korekcji danych (zgodnie z twierdzeniem o limitach Shannona) oraz przez okresowe przywracanie stanów początkowych, które uległy zmianie w oknie dyskryminacji i zbliżają się do jego granicznych limitów. Dotyczy to wszystkich stanów, które są odwracalne (technologicznie) i wymagają jedynie wykonania pracy tzn. dostarczenia energii do mechanizmu, który ten proces realizuje. W przypadku wystąpienia oznak procesów nieodwracalnych w stanie samego nośnika (np. oznak skorodowania) dane muszą zostać przesunięte na inny fizyczny nośnik w procedurze migracji.