Исследование опубликовано в журнале PRX Quantum. В нем приняли участие ученые из Университета Турку (Финляндия), Миланского университета (Италия) и Университета Николая Коперника в Торуне (Польша).
В классической физике система считается безынерционной, если ее будущее определяется только текущим состоянием. Если же прошлые состояния влияют на дальнейшую динамику, говорят о наличии памяти. В квантовой механике это определение становится менее однозначным из-за особенностей квантовых состояний и роли измерений в эволюции системы. Ученые отмечают, что память в квантовом мире не имеет единого универсального описания.
«Наша работа показывает, что память — это не единое понятие, а явление, которое зависит от того, как описывается эволюция системы», — пояснил первый автор исследования, докторант Федерико Сеттимо из Университета Турку.
В квантовой теории используются два основных способа описания динамики. Первый основан на эволюции квантовых состояний и восходит к формализму Эрвина Шрёдингера. Второй — к подходу Вернера Гейзенберга, где внимание уделяется эволюции наблюдаемых величин, то есть измеряемых свойств системы. Оба подхода дают одинаковые экспериментальные результаты, однако новое исследование показывает, что они могут по-разному выявлять эффекты памяти.
Авторы работы установили, что различные типы памяти становятся заметными в зависимости от выбранного описания системы. В одном случае память проявляется через изменения квантовых состояний, в другом — через динамику наблюдаемых величин. Таким образом, квантовая система может выглядеть полностью «без памяти» в одном формализме и одновременно демонстрировать выраженные признаки памяти в другом. Ученые подчеркивают, что это указывает на более сложную структуру квантовой памяти, чем предполагалось ранее, и показывает, что ее нельзя полностью описать только через анализ состояний.
По словам профессора теоретической физики Юрки Пиило из Университета Турку, результаты открывают новые направления в изучении динамики квантовых систем и их взаимодействия с окружающей средой. Исследование также имеет прикладное значение для квантовых технологий, где важную роль играют шумы и эффекты памяти, возникающие из-за взаимодействия с внешней средой. Понимание того, как именно проявляется квантовая память, может помочь в разработке методов подавления шумов или, наоборот, использовании эффектов среды для повышения эффективности квантовых устройств.
Работа подчеркивает, что даже фундаментальные понятия классической физики приобретают в квантовом мире более сложную и многогранную природу, что открывает новые перспективы для будущих технологий.
