Квантовая запутанность похожа на невидимую паутину, которая связывает частицы, даже если их разнести далеко друг от друга. В больших системах — например, в кусочке материала — эта паутина может либо быстро оплетать все атомы, либо запутываться в клубок и оставаться на месте. Первый случай называют квантовым хаосом, второй — локализацией. Понять, когда и почему происходит переход от одного к другому, важно для создания новых материалов и квантовых компьютеров.

Но измерить эту паутину напрямую — задача не из лёгких. Обычно требуются сложные манипуляции с каждым атомом по отдельности, словно нужно дёргать за каждую ниточку, чтобы понять узор. В новой работе физики придумали, как обойтись без такого тонкого контроля. Они взяли коммерческий квантовый симулятор на нейтральных атомах (это устройство, где атомы парят в вакууме, удерживаемые лазерными пинцетами) и применили хитрый метод: локально меняли энергию атомов, одновременно включая общее для всех поле. Это позволило «встряхнуть» систему и по отклику восстановить картину запутанности.

Эксперимент на симуляторе Aquila показал, как добавление беспорядка — случайных сдвигов энергии у разных атомов — меняет поведение паутины. Без беспорядка запутанность быстро расползалась от атома к атому, как огонь по сухой траве. Но когда беспорядок становился достаточно сильным, распространение замедлялось и застревало: паутина запутывалась в локальные клубки, не в силах охватить всю систему. Этот переход от хаоса к локализации удалось чётко разрешить во времени, несмотря на неизбежные помехи от окружающей среды.

Такой подход открывает дорогу для более широкого использования аналоговых симуляторов. Ведь теперь не нужно уметь управлять каждым атомом по отдельности — достаточно грубых, но умных воздействий. А значит, можно будет заглянуть в мир неравновесной квантовой физики ещё глубже. И тогда невидимая паутина запутанности, за которой физики подсмотрели в этом эксперименте, станет чуть понятнее — а вместе с ней и законы, управляющие самой тканью реальности.