Физики нашли математический ключ к переходу материи от сверхмедленного состояния к сверхбыстрому.
Группа физиков из Университета штата Буффало и Гарвардского университета нашла математическое решение, объясняющее фундаментальный парадокс квантовой механики. Ученым удалось описать, как материя может переходить от крайне медленного поведения к сверхбыстрому хаотичному движению, которое напоминает процессы внутри черных дыр.
По данным Phys.org, в центре исследования находится конфликт между двумя состояниями материи. С одной стороны — спиновые стекла, материалы, в которых атомные магниты направлены случайным образом и фактически застывают на месте при низких температурах. С другой стороны — модель Сачдева-Е-Китаева (SYK), описывающая систему частиц, которые настолько сильно запутываются друг с другом, что информация между ними перемешивается почти мгновенно. До сих пор эти два состояния считались физически далекими друг от друга.
Команда под руководством Джамира Марино использовала нетрадиционные методы квантовой теории поля для анализа того, что происходит со спиновым стеклом при экстремально низких температурах, когда усиливаются квантовые флуктуации. К удивлению исследователей, вместо дальнейшего «замерзания» спинов материал претерпел резкую трансформацию. Квантовые эффекты нарушили синхронизированное расположение спинов, заставив частицы потерять свою индивидуальность и перейти в состояние быстрой, сильно запутанной динамики, полностью описываемое моделью SYK.
Графическая аннотация.«Обычно считается, что понижение температуры приведет к еще большему замораживанию системы, — говорит доктор Марино. — Но здесь квантовые эффекты могут, по сути, расплавить спиновое стекло и перевести динамику от крайне медленной к крайне быстрой».
Открытие имеет колоссальное значение для технологий хранения информации. Спиновые стекла актуальны для сохранения данных благодаря способности удерживать информацию долгое время в стабильном состоянии. В то же время динамика типа SYK описывает процесс быстрого перемешивания информации, подобный тому, что происходит за горизонтом событий черной дыры. Понимание механизма контролируемого перехода между этими состояниями открывает путь к созданию новых квантовых устройств, способных не только надежно хранить данные, но и быстро их обрабатывать или перемещать.
Ранее физики придумали новый способ управления электронами в графене. Подробности — в другом материале Hi-Tech Mail.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
