Ударьте по камертону — он зазвенит и постепенно затихнет. Примерно так же ведут себя края особых квантовых цепочек, если их резко «встряхнуть»: колебания затухают, и память о начальном состоянии исчезает. Но физики обнаружили, что в некоторых случаях этот звон длится удивительно долго.
Авторы работы взяли цепочку из чередующихся сильных и слабых связей — такую модель называют SSH-цепочкой . На её концах возникают особые состояния, похожие на пограничников, которые не пускают энергию внутрь. Исследователи резко меняли условия (совершали квантовый толчок) и следили за судьбой этих краевых «стражей». Оказалось, всё решает одно: есть ли в новой системе взаимодействие между частицами. Без взаимодействия память о начальном положении затухает по строгому закону — как звук, громкость которого падает пропорционально времени в степени 3/2. Но стоит включить взаимодействие, и картина меняется.
С помощью компьютерного моделирования учёные показали: взаимодействия заметно продлевают жизнь краевой памяти. Особенно ярко это проявляется вдали от особой точки, где система становится симметричной (так называемая точка SU(2) ). Возникает своеобразный механизм коллективной защиты: хотя обычно в таких системах информация быстро «перемешивается» и теряется, здесь взаимодействия, наоборот, оберегают её. Это похоже на эхо, которое в горах живёт дольше не вопреки неровностям рельефа, а благодаря им.
Кольцо замыкается: камертон затихает быстро, но если его окружить резонаторами, звук держится. Так и квантовый край — в одиночку он слаб, но в окружении взаимодействующих частиц его память становится почти неуязвимой.
В работе использовалась модель SSH — та самая, что описывает проводимость в полиацетилене, открытую ещё в 1970-х. Её авторы получили Нобелевскую премию по химии в 2000 году.
Идея «защищённой памяти» в квантовых системах напоминает «ледяные чертоги» в сериале «Видоизменённый углерод», где сознание хранится в особых носителях, устойчивых к внешним воздействиям.