Длинная цепочка атомов, и каждый — крошечный магнитик. Они переговариваются друг с другом и с общим полем, словно музыканты в оркестре, которые слышат и дирижёра, и соседей. Когда внешнее поле меняется, оркестр либо играет вразнобой, либо все инструменты вступают синхронно — это и есть квантовый фазовый переход.
Обычно такой переход плавный, как постепенное усиление звука. Но стоит магнитикам начать остро чувствовать соседей, и характер меняется — переход становится резким, будто по щелчку. Причина — в виртуальных процессах: два соседних магнитика могут одновременно перевернуться, даже если поодиночке им это невыгодно. Такой парный кульбит перекраивает всю картину.
Самое интересное, что эта точка сама по себе — квантовый фазовый переход выше так называемой верхней критической размерности. В нашем трёхмерном мире многие системы «чувствуют» лишь ближайших соседей, а здесь взаимодействие охватывает всех со всеми. Это меняет правила масштабирования — то, как свойства системы зависят от её размера. Без правильной поправки численные симуляции могут обмануть, показав не тот тип перехода.
Работа превращает модель Дике-Изинга в идеальный полигон для изучения подобных необычных квантовых переходов. Она объединяет стандартную критичность — знакомую по замерзанию воды — и более сложное поведение за её пределами. В одной системе уживаются плавность и резкий скачок, как два регистра одного инструмента.
Трикритическая точка в квантовом магнетике напоминает критическую точку воды, где жидкость и пар становятся неразличимы — только вместо температуры здесь управляют магнитным полем и взаимодействием между спинами.
В романе Грега Игана «Отчаяние» квантовые фазовые переходы в связанных системах позволяют мгновенно менять свойства материи — почти как в этой модели, где щелчок взаимодействия переключает фазу.