Пять сверхпроводящих кубитов на чипе — сцена, на которой разыгрывается спектакль квантового хаоса. Четыре кубита образуют систему, пятый — окружение, которое вносит диссипацию. После короткой эволюции окружение отбрасывают, и система остаётся с открытой квантовой картой — оператором, преобразующим состояние системы. Раньше такой сценарий был лишь теоретической фантазией: предсказания о диссипативном квантовом хаосе ждали экспериментальной проверки более сорока лет.
Ключевой инструмент — распределение комплексных отношений расстояний между собственными значениями квантовой карты. Для хаотической схемы оно принимает форму «надкушенного бублика»: плотность подавлена вблизи центра и положительной вещественной оси, что указывает на отталкивание уровней. Для интегрируемой схемы — резкий пик в нуле, корреляции отсутствуют. Это различие — отпечаток хаоса в спектре открытой системы.
При увеличении глубины интегрируемой схемы от 5 до 50 слоёв распределение плавно переходит от пика к «бублику». Средние значения ⟨r⟩ и ⟨−cos θ⟩ смещаются от значений свободно-фермионной статистики к случайной матрице класса AI. Шум — не помеха, а дирижёр, который ведёт систему от порядка к хаосу.
Работа впервые делает диссипативный квантовый хаос экспериментально наблюдаемым. Метод можно применять для бенчмаркинга квантовых процессоров и изучения влияния шума на квантовые алгоритмы. Это открывает путь к использованию квантовых процессоров как испытательных стендов для открытых многочастичных явлений, от диссипативной локализации до фазовых переходов в открытых системах. Шум, который раньше заглушал квантовую музыку, теперь сам задаёт ритм хаоса.
Внутренний шум процессора, обычно считающийся врагом точности, здесь сыграл роль источника хаоса: чем глубже схема, тем сильнее шум разрушал интегрируемость и приводил к хаотической статистике.