中国与英国团队用超导电路，在量子混沌中锁定规律运动

量子世界并不总是井然有序。中国和英国的研究人员最近设计并测试了一套装置，能在粒子构成的混沌区域里，挑出并放大那些最长的"量子潜力"链条。他们给出的答案是：把量子思路和经典思路拼进同一个系统，让行为变得更容易观察。 这套做法的直接效果，是让研究从少体量子力学跨到更复杂的多体量子力学，并更新了对实验中量子相为何改变、为何保持不变的认知。相关研究已发表在同行评议期刊 《自然·物理》 （Nature Physics）上。 研究团队在论文中写道："规则运动与混沌运动的共存，是动力系统的一个普遍特征，从行星轨道、海浪，到复杂材料中的湍流与输运，都是如此。"在这个语境里，混沌衡量的是可预测性——或者说，可预测性的缺失。 有时候，混沌的表象会误导人。古代人大概会认为天气、种子发芽这类现象是混沌的，但以今天的知识看，这些事情可以被准确建模和预测。如今物理学家更有动力去理解混沌系统，因为量子计算和量子网络这些前沿领域正属于其中。 从少体量子系统到多体量子系统，物理复杂度有一个巨大的跳跃。这项新研究的目标，就是厘清多体系统中混沌与秩序的动力学。为此，团队使用了一个 超导电路 ——把逻辑门阵列冷却到接近绝对零度，以获得零电阻。 普通电路控制你家的电灯开关：不同位置接通或断开导线，电流才能到达灯泡。在量子装置里，逻辑由纠缠粒子控制，前提是这种纠缠能维持多久。实验中，量子电路之所以被选中和设计成这样，是因为按量子力学的标准它相对容易观测，而且研究人员能在电路反复经历短暂活动之后继续测量它。 通过记录不同纠缠"门"在这些短时间窗口之间如何变化，科学家还能用经典物理去调节这些门。他们写道，这代表一种混合路径，展示了多体量子系统如何在秩序与混沌的区块之间切换。经典手段的介入，把电路推向了一个更有秩序的状态。 研究人员的结论，与少体量子系统从秩序滑向混沌的那种更简单的方式并不相同，并给出了一个可供其他团队继续检验和探索的明确理论。资深作者兹拉特科·帕皮奇（Zlatko Papić）对 Phys.org 表示："我们的方法提供了一种实用的途径，可以在实验上探索这片图景。经过一轮又一轮的过程，这种方法能逐步锁定那些规律重复的运动，而我们不必事先指定这种运动是什么。" 换句话说，这套混合装置的价值不在于一次性给出答案，而在于它把"混沌里到底藏着什么秩序"变成了一个可以反复测量、反复调节的实验问题。至于这套方法能否推广到更复杂的量子系统，还需要后续研究继续验证。 特别