Рассчитать движение одного бильярдного шара относительно просто. Но предсказать траектории множества молекул газа в сосуде, которые постоянно сталкиваются друг с другом, гораздо сложнее. Еще сложнее провести расчет, если неизвестно с какой скоростью движется частица, а мы знаем только вероятностное распределение ее возможных скоростей. Такая ситуация возникает в квантовом мире: частицы могут одновременно обладать всеми потенциально возможными свойствами. Это делает пространство состояний квантово-механических систем чрезвычайно большим (и это очень мягко говоря).
Чтобы справиться с этой задачей, ученые из Университета Аугсбурга задействовали нейросети, чтобы разобраться с важным теоретическим предсказанием, которое до сих пор оставалось неподтвержденным, — квантовым механизмом Киббла-Зурека. Он описывает поведение физической системы при так называемом квантовом фазовом переходе.
Если размагниченный материал начать охлаждать, то его свойства после определенной температуры вернутся. Этот момент называется фазовым переходом. При этом это происходит неравномерно по всему материалу. Вместо этого одновременно создается множество маленьких магнитов с полюсами, ориентированными в разных направлениях. Эту «мозаику магнитов» физики называют дефектами. Механизм Киббла-Зурека был первоначально введен для объяснения формирования структуры Вселенной. После Большого Взрыва она была однородна. Но по мере охлаждения в ней, как и в магнитах, начали формироваться дефекты, которые и образовали отдельные кластеры, галактики, звезды. Так вот, исследователям удалось показать, что этот же эффект работает и в микромире при температурах около абсолютного нуля — когда доминировать начинают квантовые эффекты.
