Физики открыли универсальный «сброс» для квантовых систем и вращающихся объектов
Путешествие в пространстве вращающихся спинов и кубитов. Автор: Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/xk8y-hycn
Мир полон вращающихся объектов — гироскопов, магнитных спинов и, в последнее время, кубитов в квантовых компьютерах. Например, атомные ядра в нашем теле прецессируют с мегагерцовыми частотами внутри аппаратов ЯМР. На практике часто возникает необходимость точно вернуть такую вращающуюся систему в исходную точку. На первый взгляд это кажется невозможным: после сложной последовательности поворотов и колебаний как можно вернуться обратно к началу?
Удивительный ответ заключается в том, что это всегда возможно. Независимо от того, насколько запутанной была история вращений, существует простой рецепт: масштабировать движущую силу и применить её дважды. Однократного применения никогда недостаточно, но применение этой удвоенной и масштабированной силы гарантирует точное возвращение. При этой операции спин — или кубит, или любой ротор — неизбежно вернётся «домой».
Это открытие сделали заслуженный профессор Цви Тлусти из Департамента физики UNIST и Жан-Пьер Экманн из Женевского университета в Швейцарии. Их исследование, опубликованное в Physical Review Letters 1 октября 2025 года, показывает, что, несмотря на кажущуюся сложность, вращения скрывают фундаментальный порядок.
Математические группы, описывающие вращения — известные как SO(3) для классических объектов и SU(2) для квантовых — относятся к наиболее изученным в физике. Тем не менее, даже в этой хорошо понятной структуре авторы идентифицировали новое, элегантное решение: идеальную кнопку сброса.
Почему это важно? Потому что вращения лежат в основе почти всей современной техники и науки. От стабилизации спутников до декодирования мозговых сканов, от ядерного магнитного резонанса до квантовых вычислений — мы постоянно заставляем роторы выполнять сложные танцы. Этот новый результат гарантирует, что независимо от сложности хореографии, всегда есть способ вернуть систему в исходное положение.
Дополнительная информация: Жан-Пьер Экманн и др., Прогулки в пространствах вращений возвращаются домой при удвоении и масштабировании, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/xk8y-hycn. На arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2502.14367
0 комментариев