Треугольные качели никогда не успокоятся: в системе трёх взаимодействующих атомов один всегда остаётся в подвешенном состоянии. Это и есть фрустрированный магнит — вечный танец без покоя, где спины (магнитные моменты атомов) не могут одновременно занять энергетически выгодное положение. Для изучения такого поведения физики построили квантовый симулятор из 256 атомов, точно воспроизводящий кристалл TmMgGaO₄.
Симулятор продемонстрировал то же магнитное поведение, что и реальный материал. Но главный сюрприз — в переходной зоне между упорядоченным состоянием и хаосом правят не дефекты кристалла, а квантовые флуктуации — дрожания, присущие самой квантовой природе частиц. Более того, когда симулятор резко встряхивали, он за триллионные доли секунды выравнивал температуру. Этот процесс сопровождается взрывным ростом квантовой запутанности — особой связи между частицами, при которой их состояния оказываются взаимозависимы, — и столь же стремительно нарастала энтропия.
Так квантовый двойник не просто копирует реальность, а заглядывает в её самые мимолётные моменты — туда, где обычные компьютеры беспомощны.
Природный минерал гербстит — настоящий фрустрированный магнит: при охлаждении его магнитные моменты текут, как жидкость, хотя сам кристалл остаётся твёрдым.