Крошечная частица плавает в луче лазера, как пылинка в свете фонарика. Её постоянно толкают молекулы воды — беспорядочно, со всех сторон. Обычно эти толчки мешают: частица дёргается, и точные измерения превращаются в лотерею. Но физики придумали, как обратить помеху в пользу.
Они взяли оптический пинцет (лазер, удерживающий частицу в одной точке) и одновременно сделали две вещи: усилили силу, тянущую частицу, и добавили внешний шум — дополнительные случайные толчки. Оказалось, частица стала двигаться быстрее, но при этом её поведение осталось ближе к тепловому равновесию, чем без таких ухищрений. Это как если бы переводчик отвлекался на каждый шорох в зале — и час совещания превращался в два, а теперь шорохи стали ритмичным фоном, который помогает сосредоточиться.
Такой приём назвали «перемасштабированием часов Ланжевена» (по имени физика, описавшего случайное движение). Он позволяет ускорить вычисления в термодинамических компьютерах — устройствах будущего, которые считают, используя случайные скачки частиц, и тратят на это очень мало энергии. В эксперименте удалось точнее восстановить разницу свободной энергии из неравновесных измерений — то есть из тех случаев, когда система не успевает успокоиться.
Теперь тот же лазерный пинцет можно настроить так, чтобы частица быстрее «перебирала» свои состояния и выдавала ответ. А значит, расчёты, на которые раньше уходили минуты, займут секунды — и почти без затрат энергии.
Оптический пинцет, использованный в эксперименте, работает как крошечная рука: лазерный луч захватывает частицу и держит её, не касаясь. Этот метод принёс Нобелевскую премию в 2018 году.