Два музыканта играют дуэтом. В идеальном зале они слышат друг друга идеально и постепенно входят в резонанс. Но попробуйте играть в комнате, где кто-то постоянно хлопает дверью. Казалось бы, ритм собьётся. А вот и нет: иногда именно этот случайный хлопок заставляет обоих подстроиться мгновенно.
Примерно так ведут себя две квантовые частицы — кубиты — когда вокруг них шумит среда. Учёные изучали, как возникает квантовая запутанность (особая связь, при которой частицы ведут себя как единое целое, даже если их разнести далеко). Обычно для ускорения этого процесса используют так называемые исключительные точки — состояния, где система становится сверхчувствительной к малейшим воздействиям. Но авторы работы пошли другим путём: они добавили в систему случайный шум — небольшие хаотичные колебания потерь энергии — и посмотрели, что будет вдали от таких точек.
Главный сюрприз — время создания запутанности не растёт с числом частиц. Если добавить третий, четвёртый, десятый кубит, скорость не упадёт. Это как если бы оркестр из ста человек настраивался так же быстро, как дуэт. Для будущих квантовых компьютеров это означает возможность собирать большие схемы без мучительной калибровки каждого элемента.
Случайный шум в квантовых системах иногда называют «белым шумом» — по аналогии с белым светом, где смешаны все частоты. В нашем случае он работает как тренер, который не даёт системе расслабиться и заставляет её быстрее приходить в нужное состояние.
В романе «Квантовый вор» Ханну Райаниеми запутанность используется для мгновенной связи и управления реальностью — и там тоже шум не враг, а инструмент.