Группа физиков-теоретиков и экспериментаторов добилась значительного прогресса в изучении явления, которое может позволить квантовым состояниям существовать практически вечно, игнорируя классические законы термодинамики. Это концепция, известная как многочастичная локализация (Many-Body Localisation, MBL), впервые предложенная еще в 1958 году физиком Филипом Андерсоном.
Суть идеи заключается в том, что при внесении определенного беспорядка в кристаллическую решетку материала, движущиеся в нем волны (например, электронов) могут начать рассеиваться таким образом, что полностью гасят друг друга. В результате частица оказывается в ловушке, а ее квантовое состояние «замораживается» на неопределенно долгий срок. Это напрямую противоречит второму началу термодинамики, которое гласит, что в изолированных системах энтропия со временем только возрастает, а любые упорядоченные структуры должны «размываться» в процессе тепловой релаксации.
Долгое время существование MBL в реальных, а не идеализированных системах ставилось под сомнение. В 2018 году были опубликованы математические доказательства так называемого «теплового снежного кома» — механизма, согласно которому даже небольшие упорядоченные участки в материале могут стать источником энергии, постепенно разрушающей «замороженное» состояние. Позднее был выявлен еще один дестабилизирующий фактор — квантовые резонансы, способные возникнуть в системе спустя длительное время.
Однако недавние эксперименты, проведенные на передовых квантовых платформах, дают новые надежды. В 2025 году группа исследователей из Корейского института науки и технологий провела испытания с массивами ультрахолодных атомов размером до 24 на 24 ячейки — масштаб, недоступный для современных компьютерных симуляций. Результаты показали, что если использовать не случайный, а квазипериодический тип беспорядка, состояние локализации не разрушается даже при увеличении системы, что предполагает возможность стабилизации MBL.
Параллельно другая исследовательская группа из Google провела эксперименты с 70 сверхпроводящими кубитами. Им удалось зафиксировать промежуточное состояние материи, получившее название «квантовое стекло», которое, не являясь полностью локализованным, тем не менее демонстрирует устойчивость к термализации.
В теоретической плоскости также ведется работа над созданием четких экспериментальных критериев для идентификации MBL. Вместо того чтобы отслеживать каждую частицу бесконечно долго, ученые предлагают использовать концепцию мультифрактальности. Она заключается в анализе поведения системы в многомерном пространстве квантовых состояний: при MBL система остается ограничена определенными «островками», не покидая их. Ранее были опубликованы работы, предлагающие конкретные тесты для обнаружения этого эффекта на практике, и в текущем году планируются первые эксперименты по его проверке.
Хотя ряд физиков сохраняет осторожный оптимизм и считает, что окончательная точка в споре может быть поставлена только крупными математическими теоремами, текущие результаты указывают на значительный сдвиг в понимании проблемы. Успех в создании долгоживущих квантовых состояний открыл бы путь к новым формам материи, включая «кристаллы времени» (предсказанные в 2012 году), а также мог бы найти практическое применение в создании устойчивых к ошибкам квантовых компьютеров и новых типах изоляторов.