Сложность запутывается на полпути ✎ экспресс

Оригинал: "Page transition for the complexity of an evaporating black hole"
arXiv:2607.21734 · 2026-07-23 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 1 мин
Сложность квантовой системы резко меняет поведение, когда система становится больше половины целого.

Вода превращается в лёд при нуле градусов — резко, без промежуточных состояний. Нечто похожее происходит со сложностью, когда мы берём случайное квантовое состояние целой системы и смотрим только на её часть. Пока эта часть занимает меньше половины системы, её сложность растёт плавно. Но как только доля переваливает за 50%, происходит скачок.

Сложность здесь — это мера того, насколько трудно построить нужное квантовое состояние из простых кирпичиков, выполняя элементарные операции.

Такой переход назвали «пейдж-подобным» — в честь кривой Пейджа для информации в чёрных дырах. Авторы работы идут дальше и объясняют причину. До середины сложность диктуется спектром энергий (набором доступных уровней), а после — конкретным выбором базиса, то есть тем, как мы описываем состояния. В маленьком городе порядок определялся бы общими законами, а в большом к ним добавляется ещё и то, кто именно живёт в каждом доме.

Затем идею применили к испаряющейся чёрной дыре в пространстве анти-де Ситтера, соединённой с тепловой ванной. С помощью игрушечной модели — квантовой схемы со случайной эволюцией — физики показали, что сложность излучения тоже испытывает резкий переход. В голографическом описании этот переход связан с появлением «острова» — области внутри чёрной дыры, которая внезапно начинает давать вклад в объём.

Объём этого острова, вычисленный по голографическому рецепту «сложность=объём», как раз и объясняет скачок.

Так разрешается кажущийся парадокс: сложность излучения не теряется, а перестраивается, когда чёрная дыра стареет. И снова половина оказывается рубежом — как для воды при нуле градусов.

Переход сложности при половине системы — это прямой родственник «перехода Пейджа» для энтропии запутанности, который показывает, что информация о чёрной дыре начинает выходить наружу ровно в середине её жизни.

Учёные
Ludwig BoltzmannRudolf ClausiusErwin SchrödingerHugh Everett IIIJacob BekensteinStephen Hawking
Понятия
испарение чёрной дыры потеря информации информационный парадокс чёрной дыры аналогия фазового перехода квантовые поправки испарение топологический переход голографическая тёмная энергия остаток щель энтропия Барроу сложность излучение Хокинга голографический принцип процесс Пенроуза горизонт событий аномалии излучения Хокинга аккреция на чёрную дыру экзотические фазовые переходы квантово-классический переход