Физики, в том числе сотрудники Института теоретической физики имени Ландау изучили, как в больших квантовых системах нарушается принцип эргодичности. Помимо того, что исследование позволяет лучше понять поведение таких систем, его результаты полезны для разработки поисковых алгоритмов для квантовых компьютеров. Поиск информации в больших базах данных – задача, с которой квантовый компьютер справляется намного эффективнее классического, поэтому создание работающих алгоритмов является крайне актуальным. Работа опубликована в журнале Annals of Physics. Принцип эргодичности – свойство динамических систем проходить по всем доступным для них состояниям. К таким большим системам уже приложимы понятия квантовой статистической физики, и в частности – теории квантовых стекол, то есть квантовых систем, нарушающих принцип эргодичности. Из теории таких систем мы уже знаем некоторые их свойства, и они накладывают серьезные ограничения на возможности работы квантовых компьютеров —однако еще далеко не все в этой области физики понято, и не все существенные ограничения выявлены. Они выясняли, в какой области параметров системы она находится в эргодической фазе, в какой – нет, и как эта эргодическая фаза устроена. Соответственно, количество вершин такого куба – 2n – было огромным. Каждой вершине куба приписывалось некое случайное значение энергии, причем все значения выбирались из одного и того же гауссова распределения с постоянной шириной. Дальше ученые предполагали, что есть частица, способная прыгать с вершины на вершину – амплитуда такого квантового прыжка была небольшой и задавалась изначально. Физики хотели выяснить, будет ли такая частица уходить сколь угодно далеко или вскоре остановится. Есть область энергий частицы, в которой она перемещается по всему кубу. И есть промежуточная область, в которой частица, начав движение с какой-то случайной точки, через большое время оказывается распределена по части куба (то есть ее можно обнаружить в любой точке этой области куба). Число точек, до которых частица может добраться в этом случае – 2an, где a – число от 0 до 1. С одной стороны – это большое число, но с другой – это всего лишь малая доля от всех возможных вершин. «Мы выяснили, что есть широкая область параметров задачи, в которой реализуется именно такое промежуточное состояние", рассказывает один из авторов работы, заведующий сектором квантовой мезоскопии ИТФ имени Ландау Михаил Фейгельман. Кроме того, изученная физиками модель будет полезной для исследования квантовых алгоритмов.Популярная механика