Порванная струна на гитаре не просто замолкает. Она ещё какое-то время дрожит, и по характеру этого дрожания мастер понимает, что за струна перед ним — толстая или тонкая, туго натянутая или слабо. Примерно так физики слушают «дрожание» квантовых систем, когда хотят узнать их устройство.
Обычно запутанность — это связь между двумя частицами в разных местах: тронешь одну, и вторая мгновенно отзовётся, даже если между ними километры. Но в новой работе предложено взглянуть на запутанность иначе: не между точками пространства, а между разными моментами времени для одной и той же системы. Автор строит математический инструмент, который позволяет «соединить» состояние системы сейчас и её состояние через некоторое время и измерить, насколько они переплетены.
Такое поведение очень напоминает то, что происходит с запутанностью после резкого «встряхивания» системы — например, когда её внезапно нагревают или резко меняют внешнее поле. Сначала запутанность растёт, потом колеблется и постепенно успокаивается. Временная запутанность, по мнению автора, — это как бы взгляд на тот же процесс с другой стороны: не ждать, пока система сама отреагирует на толчок, а сразу «сшить» её состояния в разные моменты времени.
Главный вывод работы: пространственная и временная запутанность — две стороны одной медали. Обе хранят в себе универсальную информацию о теории, в частности о её спектре масс — то есть о том, какие частицы и с какими массами могут в ней существовать. И в обоих случаях работает простая картинка: запутанность переносят квазичастицы — воображаемые «комочки» возбуждения, которые разлетаются в разные стороны, как круги по воде от брошенного камня.
Понятие запутанности появилось в знаменитом споре Эйнштейна и Бора. Эйнштейн называл её «жутким дальнодействием» и до конца жизни считал, что квантовая механика неполна. Сегодня запутанность — рабочий инструмент квантовых компьютеров и защищённой связи.
В сериале «Тьма» герои путешествуют во времени и обнаруживают, что их судьбы переплетены не только в пространстве, но и между разными эпохами. Новая работа показывает, что даже в физике связь между разными моментами времени — не абстракция, а измеримая величина.