Symmetriprinciper för klassisk fysik som hjälper till att hålla vårt solsystem stabilt har en spännande motsvarighet i kvantvärlden, enligt ny forskning av ett team av fysiker från Australien, Italien och Japan.

I vardagen, symmetri förknippas ofta med idén om skönhet. Detta är lika sant inom fysik, där det hänför sig till begreppet konserverade kvantiteter (såsom bevarande av energi, vilket betyder att energi inte kan skapas eller förstöras). Dessa lagar säger oss att naturen kommer att bete sig i morgon ungefär som den betedde sig igår:jorden kommer att fortsätta att rotera runt solen i en stabil förutsägbar rörelse.

Men i den verkliga världen, symmetrier är ofta ofullkomliga och yttre påverkan påverkar dem. I solsystemet, jordens rörelse störs av den svaga gravitationen hos tusentals andra kroppar. Motiveras av frågor som dessa, Kolmogorov, Arnold och Moser visade på 1960-talet att vissa typer av rörelse åtnjuter evig stabilitet mot dessa yttre krafter, vilket innebär att jordens omloppsbana kommer att förbli stabil in i en lång framtid. Detta stabilitetsbevis är en milstolpe inom klassisk mekanik och genomsyrar ett antal begrepp inom fysiken.

Nu, medarbetare från Macquarie University, Sydney och University of Bari och Waseda University, Tokyo har identifierat liknande beteende i dynamiken i kvantsystem som atomer och molekyler med ofullkomlig symmetri.

I en artikel publicerad i tidskriften Fysiska granskningsbrev , teamet har fastställt regler för när man kan lita på samma typ av stabilitet som först definierades på 1960-talet i kvantvärlden.

Enligt huvudförfattaren Macquarie Universitys docent Daniel Burgarth, "Det finns en formell skillnad mellan grundläggande, robusta symmetrier och oavsiktlig, ömtåliga sådana. De robusta symmetrierna är hörnstenar i kvantfysiken som vi kan lita på när vi designar kvantenheter. Andra symmetrier störs lätt, och ge ett kvantsystem mer frihet att genomgå oförutsägbara, och vanligtvis oönskade, beteende."

Professor Kazuya Yuasa (Tokyo) förklarar, "Varje kvantsystem är svagt kopplat till många andra. Hela programmet för kvantteknik idag handlar om att hitta sätt att begränsa utvecklingen av kvantsystem, och förhindra att information sprids från mycket känsliga kvanttillstånd. Genom att klargöra exakt vilka typer av symmetrier som är mest okänsliga för detta förfall hoppas vi kunna identifiera designstrategier för mer robust kvantberäkning, både i hårdvara och mjukvara."