Горячая вода иногда замерзает быстрее тёплой — этот странный факт известен как эффект Мпембы. Теперь нечто похожее нашли в мире квантов: состояние со слабой запутанностью (особой квантовой связью между частицами) может обогнать более запутанное на пути к цели. Цель — надёжная, сильная запутанность, которая нужна для вычислений и защищённой передачи данных.
Обычно систему постепенно охлаждают или направляют к нужному состоянию, и кажется логичным начинать с уже «продвинутого» варианта. Но авторы работы показали, что иногда выгоднее стартовать с менее запутанного. Всё дело в расслаблении системы: разные «узоры» запутанности затухают с разной скоростью. Если начальный узор содержит больше медленных компонент, он доберётся до финиша позже, даже если изначально был ближе.
Физики вывели общее правило, предсказывающее такой разворот, и проверили его на точно решаемых моделях. Оказалось, что правильный выбор начального состояния заметно сокращает время ожидания. Для экспериментальной проверки предложена схема с ионами в ловушке — реальный прибор, где можно увидеть этот эффект своими глазами. Так инженерная хитрость с начальными условиями открывает путь к более быстрой сборке квантовых схем без переделки всей установки.
Обычный эффект Мпембы (горячая вода замерзает быстрее) до сих пор вызывает споры, хотя известен со времён Аристотеля. Квантовый вариант, напротив, имеет строгое математическое обоснование.
В романе «Квантовый вор» Ханну Райаниеми запутанность используется как ресурс для мгновенной связи и вычислений — эффект Мпембы мог бы стать лайфхаком для ускорения таких технологий.