Мубличная новость о том, что две теории с конформных полей (CFT) впервые перешли от теории к эксперименту, зафиксирована международной командой исследователей во главе с учеными из Калифорнийского технологического института (Caltech). По данным статьи, опубликованной в Nature, авторы подтвердили предсказания Cardy о специфических, фиксированных паттернах поглощения энергии систем на критических tipping-пoints, и назвали эти паттерны сравнимыми с ступенями на «энергетической лестнице».

В лабораторном квантовом симуляторе, работающем по принципу компактного квантового компьютера, исследователи применили стрелочные поля лазеров к цепи из атомов стронция, удерживаемых лазерным светом. Затем отдельные лазеры возбуждали атомы в высокоэнергетические Rydberg-состояния, что усилило взаимодействие между соседями, — после чего цепь доводили до близости к tipping-пойнту и начинали «потряхивать» систему для получения спектра.

При колебаниях частотой лазеров исследователи наблюдали узкие пики энергии, которые совпали с предсказаниями для двух tipping-пунктов: точка Изинга и трикритическая точка. В серии экспериментов на цепях из до 35 атомов ряды спектра сводились к единой универсальной кривой после нормировки по размеру системы, что поддерживает концепцию конформных полей.

По словам Xiangkai Sun из Caltech, «лестничные уровни» из совпадений оказался возможными повторить на цепях до 35 атомов и они согласуются с предсказаниями теории Изинга CFT; после перенастройки на трикритическую точку измерения показали наименьшие уровни, которые соответствуют различным соотношениям, предсказанным теорией. Авторы подчеркивают, что новый подход позволяет проверить точные предсказания без знания результата заранее и может быть применим к другим tipping-пойнтам, где поведение систем неизвестно до конца.

Авторы заметили, что эксперимент демонстрирует, как компоненты квантовых компьютеров могут служить инструментами для фундаментальных наук ещё до появления полноценных квантовых вычислительных машин. В той же лаборатории был создан отдельный квантовый платформенный набор, способный держать 6 100 атомов в массиве, что превосходит количество в текущем эксперименте. В перспективе ученые видят возможность исследования сеточных раскладок атомов и их поведения на квантовых tipping-пойнтах, расширяя рамки применимости CFT.

Исследование подчеркивает, что техника опирается на инструменты квантовых вычислений и что за последние десять лет появилось больше возможностей контролировать такие системы для проведения фундаментальной физики. Авторы надеются, что дальнейшие эксперименты позволят получать количественные ответы по системам, где классические компьютеры не справляются.