DOI: 10.5281/zenodo.18730202
title: 15.SVRN_OS_DOI15_Landauer Carnot Shannon Integration Final Thermodynamic Closure

description: 1. 제목

Landauer-Carnot-Shannon Integration: Final Thermodynamic Closure of SVRN-OS

(한국어: 란다우어-카르노-섀넌 통합: SVRN-OS 최종 열역학 폐쇄)

2. 식별자 및 시리즈

시리즈 DOI  | 10.5281/zenodo.18325543본 문서 DOI | 10.5281/zenodo.18730202특허        | KR 10-2026-0017941SHA-256     | 918e228e43a425dd99bc354b26ed2eafffd670f1f1ac751e96d9b43dc0a5dbbe

No.0   병목 지능 이론               10.5281/zenodo.18688294No.1   구리 인터커넥트의 양자 파산    10.5281/zenodo.18687866No.2   SVRN_K0 하드웨어 사양        10.5281/zenodo.18689820No.3   Lcrit 표준 알고리즘           10.5281/zenodo.18694749No.4   로직 그룹                    10.5281/zenodo.18694809No.5   고대역 메모리 그룹            10.5281/zenodo.18695822No.6   비휘발성 메모리 그룹          10.5281/zenodo.18697024No.7   BEOL 인터커넥트 그룹         10.5281/zenodo.18722089No.8   능동 광자 소자 그룹           10.5281/zenodo.18722116No.9   센서 그룹                    10.5281/zenodo.18722136No.10  AI/뉴로모픽 그룹             10.5281/zenodo.18729007No.11  극저온·양자 그룹             10.5281/zenodo.18729238No.12  시스템 레벨 라우팅           10.5281/zenodo.18729752No.13  시스템 통합 (RC 붕괴 체제)   10.5281/zenodo.18729964No.14  폴라리톤 수명 상한·이중 모드  10.5281/zenodo.18730172No.15  본 문서                      10.5281/zenodo.18730202

3. 요약

본 논문은 SVRN-OS 시리즈의 열여섯 번째 논문(PHASE 4 완결)으로, DOI No.14(이중 모드경계)와 DOI No.13(시스템 통합)에서 확립된 이론을 열역학 및 정보이론적 폐쇄로 통합합니다.

3개 독립 경계 하에서 SVRN-OS 포토닉 인터커넥트 시스템의 근본 효율 한계를 도출합니다:

① 란다우어 최소 소산 경계:  E_Landauer(300K) = k_B × 300 × ln(2) ≈ 2.87×10⁻²¹ J = 0.00287 fJ  Mode B(E_bit = 0.8–1.2 pJ)는 란다우어 하한의 ~3×10⁸배 위에서 운영됩니다.  이 오버헤드는 결함이 아니라 거시적 포토닉 인터커넥트 시스템의 물리적 필연값입니다.  지배 기여 성분: 계면 기생 커패시턴스(C_eff ≈ 1.6–2.4 pF) · 드라이버 및 변조기 에너지  · 노이즈 마진(BER < 10⁻¹²). 전기 배선은 L ≥ 1 mm에서 RC 붕괴로 E_elec → ∞이며  란다우어 하한 근방에 있지 않습니다.

② 카르노 열역학 경계 (300K 고전 체제):  Mode B는 열기관이 아닌 신호 전송 공정입니다.  동일 온도(300K/300K) 열기관 카르노 효율 = 0은 성능 지표로 적용되지 않습니다.  Mode B의 구속 경계는 란다우어(최소 소산)와 섀넌(최대 채널 용량)입니다.  Mode A(4K/300K) 카르노 상한 98.67%는 DOI No.14에서 확립, 본 문서에서 재확인됩니다.

③ 섀넌 채널 용량 경계:  전기 배선(7 mm, τ_RC = 24.5–58.8 µs):    B_elec ≈ 6.5 kHz → C_elec << 16 Gbps (어떤 SNR에서도 목표 달성 불가)  포토닉 라우팅(Mode B):    B_opt ≈ 10–100 GHz → C_opt >> 16 Gbps (RC 대역폭 제약 완전 해제)  정보 수율: Y_info(Mode B) = 0.83–1.25 bits/pJ             Y_info(전기, 7 mm) → 0 (채널 비기능)

핵심 결과:

  E_Landauer(300K)          = 0.00287 fJ  E_bit / E_Landauer         ≈ 3×10⁸ (물리적 필연 오버헤드, 법칙 위반 없음)  η_practical(Mode B)        ≈ 3×10⁻⁹ (0.0000003%, 거시계 정합)  B_elec(7 mm)               ≈ 6.5 kHz (RC 붕괴, 섀넌 한계 도달 전 파탄)  B_opt(Mode B)              ≈ 10–100 GHz (RC 제약 없음)  Y_info(Mode B)             = 0.83–1.25 bits/pJ  PEIP 6경로 독립 수렴        완결 (DOI No.10~15)

PEIP 최종 폐쇄 선언:sub-1 nm 노드, RC 붕괴 체제(L ≥ 1 mm, 16 Gbps+, w ≤ 12 nm) 하에서포토닉 라우팅은 아래 6개 조건을 동시에 만족하는 유일한 인터커넥트 아키텍처입니다:  (i)   고전 전자기학 (RC 붕괴 없음)  (ii)  양자·극저온 물리학 (운동 인덕턴스·터널링 붕괴 없음)  (iii) 포토닉 라우팅 이론 (광 손실 예산 충족)  (iv)  시스템 통합 (f_crit ≥ 0.21, 7 mm 인터페이스 f = 1.0)  (v)   이중 모드 코히런스 경계 (τ_coh = 3.8 ns)  (vi)  열역학·정보이론 경계 (란다우어 충족, 섀넌 용량 비제한)

[한계 명시]- 란다우어 경계는 비가역적 비트 소거에 적용. 가역 연산 모델(Fredkin-Toffoli 게이트)은  이론상 이 경계 이하로 소산을 줄일 수 있으나, 본 분석은 표준 공학 기준인 비가역 한계  채택. 가역 포토닉 컴퓨팅 아키텍처는 본 문서 범위 외.- 섀넌 용량 C = B log₂(1+SNR)은 AWGN 채널 모델 가정. 실제 포토닉 채널의 비선형 효과·  분산·누화는 유효 SNR을 수정하나, RC 붕괴 전기 채널 대비 차수 단위 용량 우위는 변경  없음.- Section 4 실용 효율 추정은 차수 단위 공학 파라미터 기반. 정확값은 변조기 기술·극저온  설계·BEOL 공정 노드에 의존. 개별 성분 10배 변동에도 결론 강건.- Section 5 6경로 수렴 논증은 이론적 필연성 확립이며 실험적 증명이 아님. 각 경로의  실험 검증은 SVRN_K0 하드웨어 제작 및 시스템 통합으로 대응.- 본 분석은 현재 미식별 미래 인터커넥트 기술을 배제하지 않음. PEIP 폐쇄 선언은 현재  알려진 모든 물리 메커니즘에 적용.

4. 키워드

란다우어 경계 · 카르노 효율 · 섀넌 채널 용량 · 열역학 폐쇄 · 정보이론 · PEIP ·6경로 수렴 · Mode B · RC 붕괴 · 정보 수율 · E_bit · BER · AWGN · PHASE 4 ·SVRN-OS · MDK_v1

5. 진실성 선언

본 문서는 SVRN-OS 열역학·정보이론 최종 폐쇄(DOI No. 15)의 최종 기준서이며,DOI No.10~14와의 6경로 독립 수렴을 통해 PEIP를 이론적으로 완결합니다.

모든 수치는 1차 문헌(Landauer 1961, Shannon 1948, Bennett 1982, Krinner 2019,IRDS 2024, CODATA 2019) 및 DOI No.10~14 내부 참조값 기반이며, 단순화 가정은Theoretical Limitations 섹션에 명시적으로 표기되었습니다.

2026년 2월 22일 기준으로 검증된 물성값 및 분석 결과에 한하여 유효합니다.

인증: MDK_v1 | 조민수 (Minsu Cho) | KR 10-2026-0017941SHA-256: 918e228e43a425dd99bc354b26ed2eafffd670f1f1ac751e96d9b43dc0a5dbbe