Чорні діри являють собою «гравітаційних монстрів», усередині яких відбувається стиснення газу і пилу до стану крихітної точки. Відповідно до сучасної фізики, інформація про частинки назавжди зникає після їх попадання в чорну діру. Однак згідно з результатами нового експерименту квантова механіка може бути використана для того, щоб «зазирнути» в чорну діру.
Лэендсмен і його співавтори показали, що вони можуть виміряти, коли і наскільки швидко інформація «розмазується» в межах спрощеної моделі чорної діри – що дозволило «поглянути» на ті сутності, які раніше були недоступні для розуміння.
В 1970-е рр. знаменитий британський фізик-теоретик Стівен Хокінг показав, що чорні діри можуть з часом зменшуватися в розмірах. Згідно з законами квантової механіки, перед горизонтом подій чорної діри – або точкою неповернення – безперервно народжуються пари субатомних частинок. Одна частинка з цієї пари падає на чорну діру, в той час як інша частка відлітає в бік чорної діри і забирає з собою невелику частину енергії. Таким чином, з плином часу відбувається зменшення маси-енергії чорної діри – її «випаровування» – внаслідок випромінювання, званого хокінговським випромінюванням.
- На знімках сонячного затемнення помітили величезне рожеве полум’я
- « Хаббл » розглянув кульове скупчення крізь пил Чумацького Шляху
- Земля виявилася набагато ближче до центру галактики, ніж ми думали
У своєму новому експерименті Лендсмен і його команда показують, яким чином можна використовувати одну з частинок хокінговської пари для отримання інформації про частинки, що знаходяться всередині чорної діри. Оскільки ця пара частинок знаходиться в стані квантової заплутаності, стан однієї з частинок пари тісно пов’язаний зі станом другої частинки, і вимірювання властивостей однієї з частинок може розкрити важливі властивості іншої.
У своїй роботі Лендсмен і його колеги використовували для розрахунків стану частинок, що знаходяться всередині чорної діри – а точніше, її спрощеної моделі – квантовий комп’ютер. Квантовий комп’ютер виробляє розрахунки за допомогою заплутаних квантових бітів, або кубітів – основної одиниці інформації в квантових розрахунках. Потім дослідники побудували просту модель чорної діри, використовуючи три ядра атома ітербій, які перебували в стані квантової заплутаності один з одним.
Використовуючи інший, зовнішній кубіт, фізики змогли з’ясувати, в який момент інформація про властивості частинок, що знаходяться всередині цієї потрійної системи, «розмазується» між ними, а також оцінити ступінь цієї «розмазаності». Що ще більш важливо – розрахунки показали, що специфічний зв’язок між двома окремими частинками виявлявся міцніше, ніж зв’язки кожної з частинок цієї пари з усіма іншими частинками «чорної діри», пояснили автори.