الجسيمات في حالة الفوضى تتصرف مثل الزجاج المتجمد، ولكن ليس كلها في نفس الوقت.
📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها.
مكعبات الثلج في الكأس تذوب، والماء يختلط من تلقاء نفسه. هكذا تتصرف العديد من الأنظمة الكمومية: تتبادل الجسيمات الطاقة، وبعد فترة يختفي النظام. ولكن إذا أضفت ملعقة من العسل إلى الكأس، يتباطأ الاختلاط، ومع البرد الشديد يتجمد الماء إلى زجاج — دون شبكة بلورية، ولكن أيضًا دون سيولة.
قام الفيزيائيون ببناء شبكة ثنائية الأبعاد من مكعبات فائقة التوصيل — وهي مفاتيح كمومية صغيرة جدًا — وأدخلوا فيها فوضى متعمدة. عند الفوضى الضعيفة، كانت السبينات، أي العزوم المغناطيسية للجسيمات، تتحرك بحرية مثل الجزيئات في الماء الدافئ. ولكن عندما زادت الفوضى، دخلت المنظومة في حالة وسيطة: جزء من السبينات تجمد كما في الزجاج، بينما استمر الجزء الآخر في الحركة. يُلاحظ ذلك من أن احتمال العودة إلى الحالة الأولية كان ينخفض ببطء وفق قانون القوة (power law)، وليس بسرعة كما في السائل العادي.
في الزجاج، تعلق الذرات في مواقع عشوائية بدلاً من أن تصطف في بلورة. هنا نفس الشيء، ولكن على المستوى الكمومي: بعض السبينات تجمدت والبعض الآخر لم يتجمد.
اتضح أنه في هذا الوضع يختفي انتشار السبينات — فهي تتوقف عن الانتشار عبر المنظومة. في الوقت نفسه، يظهر معامل ترتيب يرتبط عادةً بالطور الزجاجي. هذا يعني أن الأنظمة الكمومية ثنائية الأبعاد قد يكون لها انتقال من الطور الإرغودي (ergodic)، حيث يختلط كل شيء، إلى طور غير إرغودي يشبه الزجاج.
Disorder in quantum many-body systems can drive transitions between ergodic and non-ergodic phases, yet the nature--and even the existence--of these transitions remains intensely debated. Using a two-dimensional array of superconducting qubits, we study an interacting spin model at finite temperature in a disordered landscape, tracking dynamics both in real space and in Hilbert space. Over a broad disorder range, we observe an intermediate non-ergodic regime with glass-like characteristics: physical observables become broadly distributed and some, but not all, degrees of freedom are effectively frozen. The Hilbert-space return probability shows slow power-law decay, consistent with finite-temperature quantum glassiness. In the same regime, we detect the onset of a finite Edwards-Anderson order parameter and the disappearance of spin diffusion. By contrast, at lower disorder, spin transport persists with a nonzero diffusion coefficient. Our results show that there is a transition out of the ergodic phase in two-dimensional systems.
