Шум, который не убивает, а переодевает экспресс

Квантовый мир похож на оркестр, где каждый музыкант — частица — играет свою партию, а вместе они создают стройную симфонию. Но стоит в зале появиться шуму — случайным щелчкам и помехам, — как мелодия начинает плыть. Долгое время считалось, что такой шум (в физике его называют декогеренцией) просто разрушает любые хрупкие квантовые состояния, превращая их в обычную классическую кашу. Новая работа показывает, что это не всегда так.

Авторы взяли простую модель — цепочку частиц, которые могут быть направлены «вверх» или «вниз», как крошечные магнитные стрелки. В основном состоянии эта цепочка находится на грани порядка и хаоса — это называют критическим состоянием, похожим на воду при точке замерзания: ещё не лёд, но уже и не жидкость. Затем они «включили» шум, действующий на каждую частицу независимо. Шум этот — особого сорта, так называемый Паули-шум, названный в честь Вольфганга Паули; он похож на случайные толчки, которые переворачивают или слегка сбивают магнитные стрелки. Ожидалось, что критическое состояние рассыплется, но вместо этого возникло нечто странное.

Это похоже на то, как если бы оркестр, несмотря на треск в зале, продолжал играть, но теперь его музыка звучала бы как запись на старом виниле: вроде та же мелодия, но с характерным шипением. Самое удивительное, что это шипение — не просто помеха, а новая форма порядка. Шум не убил критическое поведение, а перевёл его в иное состояние, которое можно зарегистрировать простым детектором — одним дополнительным кубитом, присоединённым к цепочке. Никаких сложных процедур, вроде многократного повторения эксперимента или отбора удачных исходов, не требуется.

Практически это означает, что квантовые эффекты могут быть куда живучее, чем мы думали. Даже в шумном, горячем окружении они не исчезают бесследно, а прячутся в корреляциях, которые доступны для измерений. Это шаг к пониманию того, как квантовый мир переходит в классический — и как можно подсмотреть этот процесс в деталях.