Почему квантовые системы помнят своё прошлое? ⚡ экспресс
В рамках PXP-модели, реализованной в массивах ридберговских атомов, исследовано возникновение локальной 'памяти' о начальном состоянии. Большинство собственных состояний системы подчиняется гипотезе термализации (Eigenstate Thermalization Hypothesis), однако существуют исключения — квантовые многочастичные шрамы (quantum many-body scars), нарушающие термализацию. В работе изучено сохранение локальной памяти с использованием локальной точности (local fidelity) и динамики локальных наблюдаемых. Показано, что два типа начальных состояний — θ-симметричные и блокированные — демонстрируют устойчивую локальную реминисценцию: значения fidelity близки к единице, а флуктуации подавляются при увеличении размера системы. Эти результаты свидетельствуют, что в неэргодических режимах возможна стабильная локальная память на фоне сложной глобальной динамики, что даёт новое понимание природы квантовых шрамов и динамики систем с ограничениями.
Обычно любое возмущение в квантовом мире рассеивается, как круги на воде. Но в системах с правилом «нельзя быть рядом в возбуждённом состоянии» возникают особые узоры — квантовые шрамы. Они не исчезают, словно волны, застывшие во времени.
Учёные исследовали два типа начальных конфигураций таких шрамов и обнаружили, что даже крошечные участки системы почти идеально повторяют исходное состояние. С ростом системы случайные отклонения лишь уменьшаются. Как фотография, вмороженная в динамичный фильм, локальная память противостоит хаосу.
Это меняет представление о энтропии и беспорядке и открывает путь к сверхстабильным квантовым компьютерам. Эксперименты с спектроскопией уже подтверждают такие идеи, приближая управление квантовой памятью.
🎯 Атомы в таких экспериментах по размерам сравнимы с бактериями — до тысячных долей миллиметра.
🎬 В фантастическом романе «Ложная слепота» Питера Уоттса инопланетный корабль использует квантовые состояния для сохранения сознания — возможно, квантовые шрамы могли бы стать основой такой технологии.