В модели квантового хаоса нашли связь с динамикой черных дыр
Физики Калифорнийского университета в Беркли проанализировали квантовый хаос в системе из множества тел в модели Сачдева—Йе—Китаева. Оказалось, при низких температурах свойства, описываемые этой моделью, эквивалентны свойствам заряженной черной дыры.
Хаос в квантовых системах описать непросто. Но физики смогли построить такую численную модель и показали, что система из нескольких взаимодействующих частиц со временем начинает вести себя как квантовая черная дыра
В последние несколько лет интерес ученых к исследованию хаоса в квантовых системах, состоящих из сильно взаимодействующих частиц, сильно возрос. Изучение многочастичного хаоса расширило современное понимание квантовой термализации — процесса, посредством которого квантовые частицы достигают теплового равновесия, взаимодействуя друг с другом, — и выявило удивительные связи между квантовыми явлениями и динамикой черных дыр.
Модель Сачдева—Йе—Китаева (SYK), которую использовали авторы новой работы, описывает скопление случайно взаимодействующих частиц. Она описывает микроскопическую квантовую систему из нескольких фермионов, в которой наблюдается квантовый хаос. Несколько лет назад физики-теоретики предсказали, что в некоторых многочастичных системах информация распространяется экспоненциально быстро, подобно эффекту бабочки в классическом хаосе. Также более ранние работы показали, что в таких системах скорость распространения хаоса имеет предел.
Что более удивительно, ученые предсказали, что модель SYK также определяет универсальную границу хаоса. Это открытие привело к дальнейшему анализу, показавшему, что при низких температурах свойства описываемой моделью SYK системы фактически эквивалентны свойствам заряженной черной дыры. Но до сих пор модель SYK оставалась лишь теорией, которую нельзя было численно смоделировать.
Авторы новой работы смогли провести расчеты по модели Сачдева—Йе—Китаева. Для этого авторы смоделировали динамику очень больших систем, используя новейшие численные методы, которые они разработали. Затем физики проанализировали полученные данные, используя метод, основанный на инструментах одной из теорий квантовой гравитации. В результате ученые наблюдали, как с течением времени поведение системы меняется: из обычного скопления взаимодействующих частиц она становится квантовой черной дырой — объектом с минимальной планковской массой.
Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
Хаос в квантовых системах описать непросто. Но физики смогли построить такую численную модель и показали, что система из нескольких взаимодействующих частиц со временем начинает вести себя как квантовая черная дыра
В последние несколько лет интерес ученых к исследованию хаоса в квантовых системах, состоящих из сильно взаимодействующих частиц, сильно возрос. Изучение многочастичного хаоса расширило современное понимание квантовой термализации — процесса, посредством которого квантовые частицы достигают теплового равновесия, взаимодействуя друг с другом, — и выявило удивительные связи между квантовыми явлениями и динамикой черных дыр.
Модель Сачдева—Йе—Китаева (SYK), которую использовали авторы новой работы, описывает скопление случайно взаимодействующих частиц. Она описывает микроскопическую квантовую систему из нескольких фермионов, в которой наблюдается квантовый хаос. Несколько лет назад физики-теоретики предсказали, что в некоторых многочастичных системах информация распространяется экспоненциально быстро, подобно эффекту бабочки в классическом хаосе. Также более ранние работы показали, что в таких системах скорость распространения хаоса имеет предел.
Что более удивительно, ученые предсказали, что модель SYK также определяет универсальную границу хаоса. Это открытие привело к дальнейшему анализу, показавшему, что при низких температурах свойства описываемой моделью SYK системы фактически эквивалентны свойствам заряженной черной дыры. Но до сих пор модель SYK оставалась лишь теорией, которую нельзя было численно смоделировать.
Авторы новой работы смогли провести расчеты по модели Сачдева—Йе—Китаева. Для этого авторы смоделировали динамику очень больших систем, используя новейшие численные методы, которые они разработали. Затем физики проанализировали полученные данные, используя метод, основанный на инструментах одной из теорий квантовой гравитации. В результате ученые наблюдали, как с течением времени поведение системы меняется: из обычного скопления взаимодействующих частиц она становится квантовой черной дырой — объектом с минимальной планковской массой.
Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
Ещё новости по теме:
18:20