Впервые измерены «квантовый эффект бабочки» и динамика нарастания хаоса

Группа физиков из КНР впервые на практике зафиксировала экспоненциальное усиление хаотических процессов в квантовой системе при попытке повернуть её временную эволюцию вспять.

В центре внимания исследователей оказался так называемый «квантовый эффект бабочки». Это явление описывает, как ничтожные отклонения в исходных параметрах системы провоцируют лавинообразный рост энтропии, делая точное восстановление первоначального состояния невозможным. В экспериментах применялся метод твердотельного ядерного магнитного резонанса (ЯМР), позволивший манипулировать спинами атомных ядер посредством прецизионных магнитных полей и радиочастотных импульсов.

В ходе работы ученые наблюдали за тем, как сведения о начальном состоянии системы «размываются» в пространстве из-за квантовой запутанности. При попытке инвертировать вектор развития системы даже микроскопические погрешности приводили к взрывному росту хаоса. Эту динамику удалось математически верифицировать с помощью специальных корреляторов, не зависящих от временной последовательности (OTOC).

Для интерпретации полученных данных была внедрена инновационная теоретическая модель, базирующаяся на «скрэмблонах» — коллективных возбуждениях, которые отвечают за диффузию информации в системе. Это позволило нивелировать экспериментальные шумы и наглядно продемонстрировать экспоненциальный характер деградации порядка при обращении времени.

Данные выводы имеют определяющее значение для проектирования квантовых компьютеров и симуляторов, где контроль над стабильностью и минимизация ошибок являются приоритетными задачами. Кроме того, исследование расширяет фундаментальные представления о глубинных механизмах функционирования квантового мира.

Источник: iXBT