블랙홀은 중력 괴물이며 가스와 먼지를 큰 우주 쓰레기 압축기와 같은 미세한 지점까지 압착합니다. 현대 물리학은 소비 후이 문제에 대한 정보를 영원히 우주에 잃어 버려야한다고 지시합니다. 그러나 새로운 실험에 따르면 양자 역학을 사용하여 블랙홀 내부에 대한 통찰력을 얻을 수있는 방법이있을 수 있습니다.
"양자 물리학에서는 정보를 잃어 버릴 수 없습니다."College Park 메릴랜드 대학교 공동 양자 연구소 (JQI)의 물리 대학원생 인 Kevin Landsman은 Live Science에 말했다. 대신에, 원자 이하, 불가분하게 연결된 입자들 사이에서 정보가 숨겨 지거나 스크램블링 될 수있다.
Landsman과 그의 공동 저자는 블랙홀의 단순화 된 모델 내에서 정보가 언제, 얼마나 빨리 스크램블되어 측정 할 수 있는지를 보여 주었고, 그렇지 않으면 타협 할 수없는 실체를 엿볼 수 있었다. 네이처 (Nature) 저널에 오늘 (3 월 6 일) 실린 결과는 양자 컴퓨터 개발에도 도움이 될 수있다.
블랙홀은 초신성이 된 거대하고 죽은 별의 붕괴로 형성된 무한히 조밀하고 무한히 작은 물체입니다. 막대한 중력의 끌어 당김으로 인해 주변의 물질을 빨아 들여 빛을 포함하여 아무것도 벗어날 수없는 과거의 사건 지평에서 사라집니다.
1970 년대에 유명한 이론 물리학 자 스티븐 호킹 (Stephen Hawking)은 블랙홀이 평생 동안 줄어들 수 있음을 증명했습니다. 양자 역학의 법칙에 따르면-작은 규모에서 아 원자 입자의 행동을 지시하는 규칙-입자 쌍은 자발적으로 블랙홀의 사건 지평 밖에서 존재합니다. 이 입자들 중 하나는 블랙홀로 떨어지고 다른 하나는 바깥으로 추진되어 그 과정에서 작은 에너지를 훔칩니다. Live Science가 이전에보고 한 바와 같이, 매우 긴 시간에 걸쳐, 블랙홀이 호킹 방사선으로 알려진 프로세스 인 블랙홀이 증발 할 정도로 충분한 에너지가 축적되었다.
그러나 블랙홀의 짙은 심장에는 수수께끼가 숨어 있습니다. 양자 역학은 입자에 대한 정보, 질량, 운동량, 온도 등을 절대로 파괴 할 수 없다고 말합니다. 상대성 규칙은 동시에 블랙홀의 사건 지평을지나 확대 된 입자가 블랙홀의 중심에서 무한히 조밀 한 분쇄와 합쳐졌으며, 이에 대한 정보를 다시 검색 할 수 없음을 의미합니다. 호환되지 않는 물리적 요구 사항을 해결하려는 시도는 현재까지 실패했습니다. 문제를 해결 한 이론가들은 딜레마를 블랙홀 정보 역설이라고 부릅니다.
그들의 새로운 실험에서 Landsman과 그의 동료들은 Hawking 방사선 쌍에서 바깥쪽으로 날리는 입자를 사용하여이 문제를 어떻게 완화 할 수 있는지 보여 주었다. 그것은 상대 파트너와 얽혀 있기 때문에 상태는 파트너의 상태와 불가분의 관계가 있으므로 하나의 속성을 측정하면 다른 하나의 중요한 세부 정보를 제공 할 수 있습니다.
버클리 캘리포니아 대학교 (University of California, Berkeley) 물리학 자 노만 야오 (Norman Yao)는 성명서에서“이러한 발신에 대해 대량의 양자 계산을 수행함으로써 블랙홀에 빠진 정보를 복구 할 수있다”고 말했다.
블랙홀 내부의 입자는 모든 정보를 양자 역학적으로 "스크램블링"했습니다. 즉, 그들의 정보는 혼란 스러울 정도로 혼잡하게 혼합되어 있습니다. 그러나이 시스템에서 뒤얽힌 입자는 정보를 파트너에게 전달할 수 있습니다.
실제 블랙홀에이를 수행하는 것은 절망적으로 복잡합니다 (물리 실험실에서는 블랙홀을 찾기가 어렵습니다). 따라서이 그룹은 양자 컴퓨팅에 사용되는 기본 정보 단위 인 얽힌 양자 비트 또는 qubits를 사용하여 계산을 수행하는 양자 컴퓨터를 만들었습니다. 그런 다음 이테르븀 (Ytterbium) 원소의 원자핵 3 개를 사용하여 간단한 모형을 만들었습니다.
물리학 자들은 또 다른 외부 큐 비트를 사용하여 3 입자 시스템의 입자가 언제 스크램블되고 언제 어떻게 스크램블이되었는지 측정 할 수있었습니다. 더 중요한 것은 그들의 계산에 의하면 입자들이 환경의 다른 입자 들과는 달리 서로에 대해 특별히 스크램블링되었다는 것을 보여 주었다.
"이것은 놀라운 성과입니다." "이들 중 어느 것이 실제로 양자 시스템에 일어나고 있는지 구별하는 것은 매우 어려운 문제임이 밝혀졌습니다."
그 결과는 블랙홀에 대한 연구가 양자 역학의 작은 미묘함을 탐사 할 수있는 실험으로 어떻게 이어지는지를 보여 주며, 이는 미래 양자 계산 메커니즘의 개발에 도움이 될 수 있다고 Bousso는 말했다.
