Физики Оксфордского университета смоделировали эффект Ааронова—Бома на гибридном квантовом устройстве с захваченными ионами. В эксперименте, опубликованном 25 сентября 2026 года в журнале Nature Physics, поток π через небольшую петлю подавил переход частицы между двумя узлами: два возможных пути дали амплитуды, которые взаимно погасились.

Петля из кубитов и колебаний

В установке использовали два иона стронция. Их внутренние электронные состояния кодировали кубиты, представлявшие калибровочные поля, а колебательные моды движения играли роль материи. Два кубита и две моды образовали петлю с двумя узлами. Частица могла туннелировать между ними по одному из двух путей.

Исследователи подготовили запутанное состояние кубитов, соответствовавшее эффективному магнитному потоку 0 или π. Цифровые операции задавали начальное состояние и считывали результат, а аналоговая эволюция воспроизводила туннелирование с сохранением калибровочной симметрии. Так устройство сочетало цифровое управление с аналоговым моделированием движения.

При нулевом потоке частица переходила между узлами, а состояние кубитов менялось вместе с её движением. При потоке π амплитуды двух путей отличались по фазе на π, то есть были в противофазе. Их сумма обнулилась, и переход подавился: система оставалась в начальном состоянии.

Это похоже на две волны одинаковой силы, одна из которых приходит с противоположной фазой: при встрече они гасят друг друга. В опыте «волнами» были не физические сигналы, а квантовые амплитуды двух возможных путей частицы. Это условное пояснение механизма, а не отдельный эксперимент.

Эффект Ааронова—Бома означает, что магнитный поток может менять квантовую фазу частицы, даже если она не проходит через область с магнитным полем. В работе его наблюдали в динамической решётчатой калибровочной теории Z₂: калибровочные поля и частица менялись во времени, а поток не задавался как неподвижный фон.

Эксперимент охватывал только минимальную петлю из двух узлов, двух кубитов и двух осцилляторных мод, а не крупную решётку. Нагрев колебаний и декогеренция снижали контраст измеряемых колебаний. Поэтому наблюдаемая динамика отличалась от идеализированной.

Работа показывает, как квантовый процессор может воспроизводить взаимодействие материи и калибровочных полей в небольшой системе. Увеличение масштаба таких симуляций остаётся отдельной задачей. Для подготовки научного текста по смежной теме доступна услуга редактирования и подготовки научных статей.

Схема показывает, как запутанное состояние кубитов задаёт эффективный магнитный поток, а разность фаз двух траекторий при потоке π приводит к взаимному гашению амплитуд и подавлению туннелирования.