Физики использовали квантовый компьютер Ричарда Фейнмана — устройство, оперирующее кубитами вместо классических битов, — чтобы проследить за 28 квантовыми волчками. Так образно называют частицы, обладающие спином — собственным моментом вращения, фундаментальным свойством вроде заряда. На этом компьютере запустили циклический процесс, предсказанный почти сто лет назад Вернером Гейзенбергом в рамках его матричной механики. Сначала спин каждого волчка был ориентирован произвольно. Но после нескольких циклов их колебания самопроизвольно выровнялись: без внешнего воздействия они закружились в унисон — порядок родился из беспорядка, иллюстрируя, как локальное уменьшение энтропии возможно в открытых квантовых системах.

Секрет синхронизации — скрытая симметрия: математическая инвариантность, напоминающая правило, по которому волчки могут вращаться в любую сторону, но всё равно «договариваются» благодаря симметрийным ограничениям. Когда симметрию намеренно нарушили, общий танец рассыпался. Так симметрия защищает согласие в квантовом мире — принцип, пронизывающий и стандартную модель элементарных частиц, где калибровочные симметрии диктуют взаимодействия.

Но настоящий сюрприз ждал при 156 волчках. При слабом начальном разбросе синхронизировались все. А при сильном — возникла квантовая химера: внутри небольших групп волчки крутились вместе, тогда как остальная масса оставалась неупорядоченной. Это как если бы в толпе пешеходов одни кучки шагают в ногу, а другие движутся хаотично, хотя правила движения для всех одинаковы (аналогия упрощает: в квантовом случае «правила» заданы гамильтонианом, а не социальным поведением). Подобное сосуществование порядка и хаоса раньше наблюдали в классических нелинейных системах — лазерах и химических реакциях, — но на квантовом уровне оно открывает путь к сверхустойчивым устройствам, например, квантовым часам или защищённым кубитам.