Классические физические системы со временем исследуют множество конфигураций, и их долгосрочное поведение перестаёт зависеть от начальных условий. Это свойство называется эргодичностью. Квантовые системы, подчиняющиеся законам квантовой механики, могут сохранять следы своего начала. Об этом рассказывает сайт Phys.org.
В статье, опубликованной в Physical Review X, исследователи из Гарвардского университета и других учреждений представили концепцию квантовых «родимых пятен» — статистических следов начальных состояний и раннего развития, которые сохраняются в изолированных квантовых системах. Авторы показали, что квантовые системы не могут полностью скрыть свою историю, даже в условиях хаоса.
«В повседневном мире хаос по сути сбрасывает систему в чистое состояние, — говорит Джоонас Кески-Рахконен, старший автор работы. — Мы обнаружили, что квантовые системы не могут полностью скрыть свою историю, даже среди хаоса. Это проявляется как квантовое родимое пятно: устойчивая память о том, где началось квантовое состояние и как оно развивалось на раннем этапе».
Исследователи разделили эффект на две части: универсальный фактор памяти, присущий любому нестационарному состоянию, и фактор возрождения, связанный с ранними повторениями. Они также ввели принцип максимального исследования: если начальное состояние не исследовало всё доступное фазовое пространство к определённому времени (времени Таулесса), оно никогда этого не сделает.
Для иллюстрации команда провела компьютерные расчёты для частицы в стадионной полости. Долгосрочные вероятностные паттерны сохраняли следы начального состояния, а квантовые шрамы усиливали эффект. Работа опубликована в Physical Review X и может помочь переосмыслить квантовую эргодичность и термализацию.