Kvantni trik je impliciral večno stabilnost. Zdaj se razpada. | Revija Quanta

Resnica fizike in vsakdanjih izkušenj je, da stvari razpadejo. Led se topi. Zgradbe se rušijo. Vsak predmet, če čakaš dovolj dolgo, se pomeša sam s sabo in svojo okolico do nerazpoznavnosti.

Toda z začetkom leta 2005 se je zaradi vrste prebojev ta smrtni pohod zdel neobvezen. V ravno pravi kvantni nastavitvi bi kakršna koli razporeditev elektronov ali atomov ostala vso večnost – tudi neenakomerna razporeditev, ki brne od dejavnosti. Ugotovitev je bila v nasprotju s konvencionalno modrostjo, da so kvantni pojavi krhke stvari, ki jih je mogoče opazovati le pri izjemno nizkih temperaturah. Prav tako je naredil luknjo v temeljih termodinamike, častitljive veje fizike, ki razlaga pojave, kot sta toplota in entropija, kot neizogibni posledici medsebojnega delovanja ogromnih rojev delcev.

Rezultati so bili za fizike šok Norman Yao, takrat podiplomski študent, ki je zdaj profesor na univerzi Harvard. »Sveti pekel,« se je spominjal razmišljanja, pri čemer je uporabil močnejšo besedo kot pekel. »Če je to res v medsebojno delujočem sistemu več delcev, potem statistična mehanika odpove. Termodinamika odpove.”

Razširila se je ideja o radikalni novi kvantni stabilnosti. Navdihnil je teoretike, da so ustvarili menažerijo novih faz kvantne snovi, kot so časovni kristali - sistemi, ki ohranjajo ponavljajoče se vedenje za nedoločen čas, ne da bi absorbirali energijo. In kvantni inženirji, ki se spopadajo s pretresenostjo kubitov za izdelavo kvantnih računalnikov, so si opogumili ta znak, da je njihov boj zmagovit.

»V kvantnem računalniku morate imeti spomin svojih začetnih pogojev; drugače ne moreš storiti ničesar,« je rekel Yao.

Kopičenje dokazov je doseglo vrhunec leta 2014 s strogim matematičnim dokazom, da lahko kvantni vzorci res trajajo večno.

V zadnjih letih pa je obljuba o večno stabilnih kvantnih strukturah začela nihati. Takšni vzorci lahko dejansko trajajo več eonov, kot so ugotovili prelomni poskusi. Toda razvnema se razprava o tem, ali se lahko ti eoni resnično raztezajo v večnost, kot so verjeli številni fiziki. Med seciranjem temeljne narave kvantne usode so vpleteni fiziki odkrili prej neznane kvantne pojave, ki ogrožajo stabilnost velikih hord delcev.

»Mislili ste, da [to zamisel] zelo dobro razumete, zdaj pa ne,« je rekel Vedika Khemani, fizik na univerzi Stanford. »To je zabavno. Spet je treba rešiti skrivnost.”

Okus večnosti

Zgodnje namigovanje na kvantno večnost je povzel Phil Anderson, fizik, ki je postal legenda na svojem področju. V petdesetih letih 1950. stoletja je Anderson v Bell Labs preučeval tisto, kar je bila tedaj vrhunska fizika – obnašanje elektronov v polprevodnikih. Medtem ko je poskušal razumeti nekatere zagonetne eksperimentalne rezultate, se je zalotil, da razmišlja o bolj abstraktnem problemu.

Ali je mogoče, se je spraševal Anderson, ujeti en sam kvantni delec na svoje mesto?

Klasičen predmet, kot je biljardna krogla, je enostavno ujeti. Samo obdajte ga s pregradami, kot so tirnice biljardne mize. Toda kvantni delci lahko potujejo brez upoštevanja ovir, tako da "tunelirajo" skozi njih. Ulov je v tem, da ne morejo potovati daleč. Tuneliranje postane težko - to je eksponentno malo verjetno - dlje, ko delec poskuša iti. Anderson se je spraševal, kakšna okolica bi lahko vsebovala kvantnega umetnika pobega.

Skrivnost, kot je ugotovil, je bila v tem, da se delec zatakne v »neurejeno« kvantno pokrajino, posejano z vrhovi in ​​dolinami. Vsaka lokacija bi imela naključno višino, ki bi predstavljala naključno energijo. V pravem materialu lahko ta motnja izvira iz nečistoč, kot so manjkajoči atomi ali atomi različnih elementov.

Če bi bilo dovolj nereda, je zaključil Anderson, se delec nikoli ne bi podal daleč. Za tuneliranje mora delec najti lokacijo s podobno energijo (ali na podobni nadmorski višini) kot tista, v kateri začne. Zaradi večje nereda je takih mest manj. Če pogledamo globlje v pokrajino, bi delec morda lahko odkril kandidatna mesta na dostojnem posnetku. Ta hitrost bi lahko bila precej visoka v "višjih" dimenzijah, kot so 2D ravnine in 3D opeke, kjer ima delec na voljo več možnosti. Toda eksponentna težava pri doseganju teh lokacij bi se vedno povečala še hitreje, zaradi česar bi bilo gradnjo predorov malo verjeten predlog.

Predori niso bili dovolj, je trdil Anderson papir 1958. Neurejena pokrajina katere koli razsežnosti bi »lokalizirala« delec. Delo je bilo leta v bistvu neprebrano, čeprav mu je sčasoma pomagalo zagotoviti delež 1977 Nobelova nagrada za fiziko.

Medtem ko so Andersonova razmišljanja navdihnili elektroni v polprevodniku, njegovo uokvirjanje razkriva, da je razmišljal bolj abstraktno. Anomalija, ki ga je motivirala, je bila skrivnostna odpornost med elektroni na proces, znan kot termalizacija. Želel je globlje razumeti, kdaj se bo sistem termaliziral ali ne. Ni bil prvi fizik, ki je preučeval ta pojav, toda vprašanja, ki jih je sprožil v svojem delu, bodo prevzela domišljijo kasnejše generacije fizikov.

"Bilo je 50 let pred svojim časom," je rekel David Huse, fizik na univerzi Princeton.

V vsakdanjem jeziku je termalizacija naravna težnja, da se sistemi mešajo. Nov komplet kart hitro izgubi prvotni vrstni red. Peščeni grad se zvije kot mokra kepa peska. V termodinamiki je ta trend neposredna posledica statistike. Obstaja le nekaj načinov za urejanje in ogromno načinov za mešanje, zato je zelo verjetno, da bo prvotno urejen sistem na koncu pomešan.

Ključna značilnost termalizacije je, da se z mešanjem izbrišejo vsi začetni vzorci. Vsaka začetna vroča točka ali koncentracija energije se na primer širi, dokler nadaljnje širjenje ni več mogoče. Na tej točki sistem postane stabilen in se neha opazno spreminjati - scenarij, ki ga fiziki imenujejo toplotno ravnovesje.

V retrospektivi fiziki vidijo, da je Andersonovo delo vsebovalo zametke upora proti termalizaciji. Pokazal je, da lahko neurejena pokrajina ujame en delec. Ključno vprašanje je postalo: ali lahko lokalizira veliko delcev? Če bi se delci zataknili na mestu, se energija ne bi širila in sistem se ne bi nikoli termaliziral. Kot nasprotje termalizacije bi lokalizacija predstavljala povsem novo vrsto stabilnosti, nepričakovan način, da kvantni vzorci energije ostanejo večno.

"Vedeti, ali je termalizacija univerzalna stvar, ki se bo zgodila v zaprtem sistemu, ali pa se lahko popolnoma pokvari," je dejal Maissam Barkeshli, fizik na Univerzi v Marylandu, "je eno najbolj temeljnih vprašanj v fiziki."

Za odgovor na to vprašanje pa bi bilo treba rešiti problem, zaradi katerega se je Andersonovo Nobelovo nagrajeno delo zdelo kot ogrevanje. Osnovno vprašanje je, da lahko skupine delcev vplivajo druga na drugo na izjemno zapletene načine. Obračunavanje teh interakcij se je izkazalo za tako zapleteno, da je minilo skoraj 50 let med Andersonovim člankom iz leta 1958 in prvimi resnimi poskusi razumevanja lokalizacije v sistemih več delcev, ki jih fiziki imenujejo lokalizacija več teles.

Neverjeten odgovor, ki se bo pojavil pol stoletja kasneje, je bil, da termalizacija ni vedno neizogibna. V nasprotju s termalizacijo se je zdela možna lokalizacija več teles.

"Krši zakone termodinamike," je rekel Wojciech De Roeck, fizik na KU Leuven v Belgiji. "To pomeni, da kaos ne zmaga vedno."

Vzpon lokalizacije več teles

Uspešno nadaljevanje Andersonovega dela je prišlo 2005, ko Denis Baško, Igor Aleiner in Boris Altšuler, fiziki s podružnicami na univerzah Princeton in Columbia, so objavili pomemben članek, zaradi katerega bodo njihove začetnice takoj prepoznale raziskovalci na tem področju. V njej je BAA proučeval, ali lahko atomske nečistoče v kovini lokalizirajo elektrone, jih ujamejo v bližini atomov in pretvorijo prevodni material v izolator.

In 88 strani zgoščene matematike, ki obsega 173 oštevilčenih enačb in 24 številk (brez dodatkov), je BAA pokazal, da lahko neurejen material dejansko ustavi skupine elektronov v njihovi tirnici, podobno kot je Anderson pokazal, da lahko ustavi en delec. Njihovo delo je učinkovito sprožilo študijo lokalizacije več teles ali MBL.

"To je bil res tour de force," je dejal Khemani. "Pokazali so, da je MBL stabilen v vseh dimenzijah." Tudi delo je bilo nepregledno. Raziskovalci so temu verjeli, a ga niso razumeli dovolj dobro, da bi na njem gradili. "Nihče razen njih ne bi mogel izračunati BAA," je rekel Jed Pixley, fizik kondenzirane snovi na univerzi Rutgers.

Toda ugotovitev BAA je povzročila valove po kampusu Princeton. Basko je povedal svojemu prijatelju Vadimu Oganesianu, ki se je o tem pogovarjal s svojim svetovalcem Davidom Husejem. Oba sta že izvajala računalniške simulacije, ki bi jima omogočile bolj neposredno preizkušanje idej BAA v bolj abstraktnem kontekstu termalizacije.

V svojih simulacijah sta Huse in Oganesyan postavila verige kvantnih delcev, ki bi lahko kazali navzgor ali navzdol in bi lahko obrnili svoje sosede. Ko so v skladu z lokalizacijskim receptom dodajali vedno več nereda, so opazili znake, da verige delcev prehajajo iz termalnega scenarija (kjer bi, recimo, hitro obračajoči se delec širil svojo energijo in začel obračati svoje sosede) v skoraj lokaliziran scenarij (kjer bi delec ohranil svojo energijo). Prehod od termalizacije do lokalizacije na določeni stopnji nereda je izgledal precej kot prehodi med fazami snovi, na primer med tekočino in ledom, ki se pojavijo pri določeni temperaturi.

Bi lahko MBL veljal za nekakšno fazo? Faze imajo v fiziki poseben status. Imajo tudi posebno definicijo. Bistveno je, da mora biti faza snovi stabilna neskončno dolgo časovno obdobje in za neskončno velik sistem. Če bi res obstajal prehod med termalizacijo in lokalizacijo in če bi se lokalizacija zgodila za nedoločen čas za neskončne sisteme, bi morda obe vrsti stabilnosti lahko obravnavali kot samostojni fazi.

Oganesyan in Huse nista mogla neskončno dolgih časov simulirati neskončno dolgih verig (lahko bi naredila približno ducat delcev), zato ju ni presenetilo, da sta videla nepopolne znake lokalizacije. Toda ko so svoje verige podaljševali, je bil prehod v lokalizacijo ostrejši. Njihovo prvo delo, objavljeno leta 2006, je dražil zanimivo možnost, da bi lahko za neskončno dolge verige z dovolj motnje obstajala faza lokalizacije.

Morda je še pomembneje, da so bile njihove simulacije lahko razumljive. "David je naredil izračun, da bi ga lahko naredil kdorkoli," je dejal Pixley.

Poznejše numerične študije so podprle idejo, da bi razgibana pokrajina lahko lokalizirala energijo, in fiziki so začeli razmišljati o posledicah. Poplave energije, pogosto v obliki toplote, izbrišejo občutljive faze kvantne snovi. Toda če bi dovolj nazobčani vrhovi lahko zaustavili širjenje energije, bi lahko kvantne strukture preživele pri kateri koli temperaturi. "Lahko dobite pojave, ki jih resnično povezujemo in razumemo le pri ničelni temperaturi," je dejal Anushya Chandran, fizik na bostonski univerzi, ki je študiral MBL kot podiplomski študent Princetona.

Ena odmevna kvantna struktura, ki je zrasla iz MBL, je bila vzorec v času. Obrnite en konec verige delcev z določeno hitrostjo in celotna veriga bi se lahko obračala med dvema konfiguracijama, ne da bi pri tem absorbirala kakršno koli energijo obračanja. Te "časovni kristali” so bili eksotična neravnovesna faza snovi, ki je bila mogoča samo zato, ker je dovolj neurejena pokrajina preprečila kakršni koli zamislivi razporeditvi delcev, da bi dosegla toplotno ravnovesje.

"Enostavno ni analogije," je dejal Khemani, ki je približno v tem času prišel skozi Princeton in bo igral pionirsko vlogo pri razumevanju in ustvarjanju časovnih kristalov. "To je popolna sprememba paradigme."

Zadnji delček teoretične sestavljanke je padel na svoje mesto leta 2014, ko John Imbrie, matematični fizik na Univerzi v Virginiji, je pokazal, da če bi lahko nanizali neskončno dolgo verigo delcev z dovolj nereda, vsaka konfiguracija bi ostala lokalizirana. Kljub zmožnosti delcev, da komunicirajo s svojimi sosedi, bi posamezno za vedno delali svoje stvari.

Strog matematični dokaz, kakršen je v fiziki redkost, je bil rezultat petletnega truda. Vse prej kot zagotovljeno, da je lokalizacija možna, utrjuje njen status faze. "Ko izvajate matematični argument, morate upoštevati vsako možnost, " je dejal Imbrie. "To je del lepote."

Približno v istem času so fiziki z laboratoriji, specializiranimi za manipulacijo hladnih atomov, potrjevali, da se resnični delci obnašajo skoraj enako kot digitalni. Skromno število atomov, ločenih z gorami svetlobe, se širi z ledeniško hitrostjo, tako ko razporejene v 1D črte in kdaj razporejeni v 2D mrežah.

S prevlado eksperimentalnih, matematičnih in numeričnih dokazov se je zdelo, da je MBL usojen vstopiti v panteon faznih prehodov poleg magnetizma in superprevodnosti. Fiziki so pričakovali, da bi lahko široka paleta različnih sistemov v različnih dimenzijah očitno zanemarila svojo domnevno termodinamično usodo.

Leta 2022 je Ameriško fizikalno društvo Altshulerju, Huseju in Aleinerju podelilo prestižno Nagrada Lars Onsager, imenovan po matematičnem fiziku, ki je dokazal, da a risani model zajel fazni prehod, ko se je material namagnetil.

Toda še preden so bile nagrade podeljene, se je ideja o neskončno vzdržljivih strukturah začela podirati.

Začetek nihanja

Prvi potres je prišel približno leto in pol po Imbriejevem dokazu.

Spomnimo se, da naj bi prehod iz termalizacije v lokalizacijo šel navzdol kot prehodi med znanimi fazami snovi. Ko se na primer kovina magnetizira, se določene lastnosti spreminjajo z določenimi hitrostmi, ki jih opisujejo natančno izračunane enačbe. Določene vrednosti v teh enačbah imajo določene eksponente, kot je 2 in x².

Za pravi fazni prehod v eni dimenziji so matematiki dokazali, da morata biti dva od teh eksponentov večja od 2. Toda simulacije MBL so ugotovile, da sta 1 - veliko nesoglasje. V še neobjavljen prednatis objavljeno leta 2015, sta Oganesyan in Chandran skupaj s Christopherjem Laumannom z bostonske univerze pokazala, da neusklajenost ni le trivialen stranski učinek preučevanja kratkih verig namesto neskončnih. Zdelo se je nekaj bolj temeljnega.

"To so skrbno preučili," je dejal Huse. "Ampak nismo mogli ugotoviti, kaj je narobe."

V naslednjih nekaj letih je prišlo do niza večjih šokov. Predstavljajte si, kakšna gorata pokrajina bi pripeljala do MBL. Zdaj razširi to pokrajino v neskončnost v vse smeri. Če ga naključno raziščete dovolj, boste na neki točki zagotovo naleteli na razširjeno ravnino.

Delci v ravnem območju lahko zlahka najdejo stanja s podobno energijo, v kamor bi se lahko ustavili, zato se mešajo in termalizirajo. V taki regiji je veliko energijskih stanj, kar povečuje verjetnost, da bi lahko delec v sosednjih gorah stopil v stik in se sam termaliziral, je trdil De Roeck iz KU Leuven in François Huveneers, ki je bil takrat na univerzi Paris-Dauphine v Franciji. Tako lahko ravno območje služi kot vir toplotne energije.

Toda ali bi lahko tako majhen popravek porušil celoten sistem? Scenarij se je intuitivno zdel približno tako verjeten kot masažna kad v Denverju, ki bi povzročila taljenja v Vailu, Breckenridgeu in Telluridu. Fiziki tega niso takoj sprejeli. Ko sta De Roeck in Huveneers na konferencah izpostavila to možnost, sta njuna govora izzvala jezne izbruhe občinstva.

"To je bilo veliko presenečenje," je dejal De Roeck. "Veliko ljudi nam na začetku ni verjelo."

V seriji prispevkov, ki se začne l 2016, De Roeck, Huveneers in sodelavci so predstavili svoj primer procesa, ki je zdaj znan kot plaz. Trdili so, da se v nasprotju z vročo kopeljo lahko tisto, kar se začne kot kapljica termalnih delcev, sneži v ocean.

"Imate toplotno kopel, ki v toplotno kopel vključi sosednja mesta," je dejal Imbrie. »Postaja čedalje močnejša in vleče vse več spletnih mest. To je plaz.”

Ključno vprašanje je bilo, ali bo snežni plaz dobil zagon ali ga izgubil. Z vsakim korakom bi toplotna kopel res postala večji in boljši rezervoar energije. Toda vsak korak je tudi otežil termalizacijo naslednjega mesta. Razprava, ki je spominjala na Andersonovo enodelčno lokalizacijo, se je spustila na tekmo med dvema učinkoma: izboljšanjem kopeli v primerjavi z njenimi težavami pri nadaljnji rasti.

De Roeck in Huveneers sta trdila, da bi snežni plazovi zmagali v dveh in treh dimenzijah, ker so neverjetno hitro kopičili energetska stanja - po stopnjah, povezanih z njihovo hitro rastočo površino (v 2D) ali prostornino (v 3D). Večina fizikov je sprejela, da so snežni plazovi v teh pokrajinah neustavljivi, zaradi česar je MBL oddaljena možnost v ploščah ali opekah.

Toda možnost MBL v enodimenzionalnih verigah je preživela, ker plaz, ki se vije čez črto, počasneje pridobiva energijska stanja. Pravzaprav toplotna kopel postaja močnejša s približno enako hitrostjo, s katero narašča težava rasti. Bila je neodločena. Snežni plazovi se lahko nadaljujejo v 1D ali pa se ustavijo.

Drugi fiziki so medtem postali skeptični, da bi MBL lahko obstajal celo v 1D verigi. V letu 2019 je ekipa slovenskih strokovnjakov za kaos med drugim Tomaž Prosen ponovno analiziral stare numerične podatke in poudaril dejstvo, da se je termalizacija, ko je pokrajina postala bolj gorata, izjemno upočasnila vendar nikoli popolnoma prenehal — neprijetna resnica, ki so jo raziskovalci MBL vzeli za artefakt svojih simulacij majhnega obsega. Anatolij Polkovnikov Bostonske univerze in Dries Sels, zdaj z Univerze v New Yorku in inštituta Flatiron, je med drugimi raziskovalci prišel do podobne zaključke. Njihovi argumenti so neposredno izpodbijali osrednjo privlačnost MBL: obljubo večnega življenja za kvantni peščeni grad.

»Na ravni teoretikov, ki govorijo o MBL,« je dejal Chandran, »obstaja pravi režim, kjer [čas termalizacije] ni le starost vesolja in tega ne moremo videti. Ne, res je neskončno.”

Sledila je burna razprava, tako v akademski literaturi kot v zasebnih razpravah. Sels in Huse sta med razcvetom pandemije več ur preživela na Zoomu. Včasih sta govorila drug mimo drugega, vendar si vsak pripisuje zasluge za produktivne vpoglede. Podrobnosti polemike so izjemno tehnične in niti vpleteni raziskovalci ne morejo v celoti artikulirati vseh perspektiv. Toda navsezadnje se njihove razlike zmanjšajo na to, da vsak tabor naredi različne izobražene – izjemno izobražene – ugibate, kaj bi videli, če bi lahko gledali, kako se veriga delcev obrača večno.

Obe strani se še vedno ne strinjata o tem, ali obstaja resnična faza MBL v eni dimenziji, vendar je en konkreten rezultat spopada ta, da je raziskovalce spodbudil k natančnemu preučevanju učinka, ki bi ga plazovi lahko imeli na domnevni začetek MBL.

Skeptične skupine "so imele nekaj zelo dobrih točk, vendar so jih vzele malo predaleč," je dejal Huse. "To nas je res motiviralo."

Huse je v sodelovanju z ekipo veteranov MBL, vključno s Khemanijem, izdelal način za simulacijo učinka snežnega plazu na kratke verige, ne da bi ga dejansko sprožil. (Nihče ni videl plazu, niti številčno, kajti da bi dobili dovolj veliko ravno točko, boste morda potrebovali verigo, dolgo več milijard delcev, ocenjuje Sels, in raziskovalci običajno preučujejo verige približno 12.) Sels je kasneje razvil lastno lažno lažno gor.

Skupini sta prišli k sebi Podoben Sklepi leta 2021: prehod MBL, če je obstajal, je zahteval veliko bolj gorato pokrajino, kot so verjeli raziskovalci. S stopnjo robustnosti, za katero se je prej domnevalo, da povzroča MBL, bi se termalizacija upočasnila, vendar se ne bi ustavila. Da bi kvantni snežaki imeli priložnost za boj proti snežnim plazovom, bi morala biti pokrajina bolj neurejena, kot so Huse in družba slutili. Husejeva skupina je sprva ugotovila, da bi morale biti gore vsaj dvakrat bolj razgibane. Selsovo delo je to število povečalo na vsaj šestkrat večjo razgibanost, zaradi česar so gore bolj podobne Himalaji kot Skalnemu gorovju. MBL se lahko še vedno pojavi v teh ekstremnih okoljih, vendar je imela teorija, ki je bila zgrajena okoli manj robustnega prehoda, res težave.

"Nekako smo ga sprejeli preveč temeljito in nismo preučili podrobnosti tega," je dejal Huse.

V delih leta 2021 so raziskovalci prepisali in razširili fazni diagram MBL za 1D verige. Na ravninah, podobnih Kansasu, se delci hitro termalizirajo. V Skalnem gorovju so raziskovalci »fazo« MBL prekvalificirali kot »predtermalni režim«. To je navidezno stabilen režim, ki so ga odkrili BAA, Princetonove simulacije in atomski poskusi. Zdaj pa so raziskovalci ugotovili, da bi se delci, ločeni s Skalnim gorovjem, dejansko pomešali in termalizirali, če bi čakali izjemno dolgo - dobesedno milijarde let na nekatere nastavitve.

Za Skalnim gorovjem leži Himalaja. Kaj se tam zgodi, ostaja odprto vprašanje. Sels in Prosen sta prepričana, da se bo energija širila in da bo sčasoma prišlo do termalizacije, četudi bo trajalo več eonov. Huse in družba še naprej verjameta, da pristni MBL nastopi.

Glavni razlog za njihovo vero v MBL je dokaz iz leta 2014. Od nekoč številnih stebrov dokazov, ki podpirajo obstoj pravega MBL, je Imbriejev dokaz zadnji obstojen. In po karieri razvijanja prilagojenih matematičnih orodij prav za tovrstne probleme, stoji za tem.

"V matematiki ni nič nenavadnega, da pride do napake v dokazu," je dejal, "vendar mislim, da vem, kaj delam."

Dokaz pa razdvaja fizike, ker ga fiziki ne razumejo. Ne zaradi pomanjkanja poskusov. Laumann je nekoč nagovoril Imbrieja, da je njega in peščico raziskovalcev v enem tednu v Italiji poučeval o dokazovanju, vendar korakom niso mogli slediti do potankosti. Vendar to ni povsem presenetljivo, saj fiziki običajno uporabljajo matematiko na hitrejši in ohlapnejši način kot matematiki. Imbriejev argument ni odvisen od nobene specifične stopnje robustnosti pokrajine, zato ga nedavne revizije faznega diagrama MBL nikakor ne spodkopavajo. Da bi ugotovili, ali MBL resnično obstaja, se bodo morali raziskovalci potruditi in poiskati težavo v dokazu ali preveriti vsako vrstico.

Takšna prizadevanja potekajo. Sels in sodelavci pravijo, da končujejo argument, ki bo v nasprotju z Imbriejevim. Medtem se De Roeck in Huveneers, matematika, ki sta odkrila nevarnost snežnih plazov, dve leti trudita, da bi Imbriejev dokaz prepisala v bolj dostopni obliki. De Roeck pravi, da so postavili vse glavne dele in zaenkrat je logika videti trdna.

"MBL, verjamem, da obstaja," je dejal De Roeck. Toda "tukaj delamo matematiko, zato lahko vsaka majhna težava iztiri celotno stvar."

Onkraj kvantnih angelov

V vesolju, v katerem živimo in ki se bo samo termaliziralo v nekem nedoumljivem številu let, je trajnost vedno nekakšna iluzija. Manhattan tone pod lastno težo ob 1.6 centimetra na desetletje. Celini se bosta združili čez približno 250 milijonov let. In medtem ko je mit da so se dna srednjeveških vitražov skozi stoletja nekoliko odebelila, fiziki verjamejo, da steklo teče v nekem neznanem časovnem razponu, verjetno več milijard let ali več.

Če se MBL izkaže za nestabilnega, bo lokaliziran sistem z več telesi vsaj tako vzdržljiv kot kateri koli od teh primerov. Tako bodo tudi tisti kvantni pojavi, ki so odvisni od stanj MBL. Časovni kristali, na primer, bi lahko izgubili svoje učbeniške oznake kot "faze snovi", vendar bi še vedno lahko tiktakali veliko, veliko dlje kot kvantni računalniki, ki jih simulirajo (ali ljudje, ki upravljajo računalnike, saj to je pomembno). Številne akademike zelo zanima matematična možnost premagovanja termalizacije, saj je to lepo, akademsko vprašanje. Toda v teh dneh večina zaradi tega ne spi veliko.

"Mogoče so vedno angeli plesali na glavi žebljička," je rekel Chandran.

Namesto tega so Chandran in drugi uživali v priložnosti, da odkrijejo nov pojav, ki povzroča termalizacijo, ki bi ga fiziki dejansko lahko opazili v majhnih sistemih.

Leta 2018 sta se ona in njen sodelavec Philip Crowley odločila razumeti, zakaj se zdi, da se majhne verige počasi termizirajo, čeprav so bile veliko premajhne, ​​da bi se pojavile ravne lise. Dvojec je ugotovil, da imajo skupine delcev občasno srečo in si od sosednje skupine sposojajo energijo v natančni količini, ki jo potrebujejo, da se obrnejo v novo konfiguracijo. Ta naključja so poimenovali "resonance" in opazovali, kako se širijo od skupine do skupine, kar vodi do dolgotrajne termalizacije v sistemih, premajhnih za plazove. Leta 2020 so pokazali, da lahko resonance pojasnijo neujemanje eksponentov iz leta 2015 in veliko ribjih lastnosti ki so se pokazale v numeričnih eksperimentih, vpogledi, ki so Huseju in podjetju leta 2021 pomagali posodobiti fazni diagram za kratke verige.

Danes fiziki verjamejo, da resonance destabilizirajo skromne verige z motnjo na ravni Skalnega gorovja, medtem ko plazovi destabilizirajo daljše verige na višjih stopnjah motnje.

Medtem ko Chandran in drugi izboljšujejo svoje simulacije in poskuse ter raziskujejo daljše, bolj robustne verige, se sprašujejo, kaj se še lahko skriva v Himalaji in zunaj nje.

"Zdi se, kot da se tam notri dogaja druga fizika," je dejal Huse. »To bi bilo zame najlepše. Rada najdem nove stvari.”

Opomba urednika: nekaj raziskovalcev, ki se pojavljajo v tem članku, je prejelo sredstva od fundacije Simons, ki financira tudi to uredniško neodvisno revijo. Odločitve o financiranju fundacije Simons nimajo vpliva na našo pokritost. Več podrobnosti je na voljo tukaj.