Tipare recurente descoperite în haosul cuantic
Fizicienii au identificat structuri stabile de mișcare regulată în interiorul unui sistem cuantic haotic, folosind un procesor superconductor cu 24 de qubiți. Rezultatele, publicate în Nature Physics, arată că ordinea și haosul pot coexista în sistemele cuantice multe-corp, similar fenomenelor din mecanica clasică.
Multe sisteme cuantice complexe își pierd rapid tiparele recognoscibile ale stărilor inițiale pe măsură ce componentele interacționează. Stabilirea dacă în astfel de sisteme există o structură comparabilă cu cea din sistemele clasice – unde traseele ordonate și cele haotice ocupă regiuni diferite ale spațiului de fază – s-a dovedit dificilă, parțial din cauza entanglementului.
Cercetătorii de la Universitatea Zhejiang și Universitatea din Leeds au dezvoltat o metodă prin care un procesor cuantic și un computer obișnuit lucrează în buclă. Sistemul cuantic este pregătit, lăsat să evolueze scurt, apoi măsurat. Computerul folosește măsurătorile pentru a găsi o stare cuantică simplă care se potrivește rezultatului, iar starea actualizată este reprogramată pe procesor. Pașii se repetă până când procesul converge spre o mișcare care se repetă regulat, fără ca aceasta să fie specificată dinainte.
Abordarea se inspiră din algoritmul ScarFinder, care caută tipare recurente asociate cicatricilor cuantice multe-corp. Pe un sistem de 24 de qubiți selectat dintr-un procesor cu peste 100 de qubiți, feedback-ul a ghidat sistemul de la un tipar neregulat spre unul repetitiv. Fiecare rundă necesită doar o perioadă scurtă de evoluție cuantică și măsurători simple ale qubiților individuali.
„Descoperirea cea mai izbitoare este că există insule întregi de mișcare regulată într-o mare de comportament haotic”, a declarat Zlatko Papić, autor principal. Astfel de structuri sunt comune în sistemele clasice, dar nu au fost observate anterior în sisteme cuantice multe-corp.
Traseele regulate identificate își schimbă forma când se ajustează interacțiunile dintre qubiți. Metoda a scos la iveală și a stabilizat tipare care existau deja în dinamica de bază a sistemului, fără a le impune din exterior.
Cercetătorii plănuiesc să afle cât de răspândit este acest comportament, ce tipuri de sisteme cuantice susțin insulele regulate, ce le determină stabilitatea și cum se schimbă ele în funcție de numărul și aranjamentul qubiților. De asemenea, vor să clarifice relația cu cicatricile cuantice deja cunoscute.
