Kara deliğe düşen her şeyin bilgisinin kilidini açmak için kuantum dolaşıklık efektini kullanın!
Brocade Garden: Bu makale fizik içindir
Fizikçiler, bir kara deliğin içindeki bilgi düzensizliğini simüle etmek için 7 kübitlik bir kuantum bilgisayar kullandılar; bu, dolaşık kübitlerin gelecekte bu garip gök cisimlerinin gizemli içini tespit etmek için kullanılabileceğini gösteriyor. Kaos, madde kara delikte kaybolduğunda meydana gelir, madde hakkındaki bilgi (tüm bileşenlerinin kimlik bilgileri, hatta en temel parçacık enerjisi ve momentumu) diğer tüm madde ve içsel bilgilerle kaotik bir şekilde karıştırılır.
(Daire kartı buraya eklendi, lütfen görüntülemek için Toutiao istemcisine gidin)Görünüşe göre onu geri almak imkansız hale geliyor. Bu, sözde "kara delik bilgi paradoksu" na yol açar, çünkü kuantum mekaniği bilginin bir kara delikte kaybolsa bile asla kaybolmayacağına inanır. Bu nedenle, bazı fizikçiler şunu söylemesine rağmen: Kara deliğin ufkuna düşen bilgi sonsuza dek kaybolacak. Ancak diğer fizikçiler bu bilginin yeniden yapılandırılabileceğine inanıyor.
Boko Park-Bilimin Popülerleştirilmesi: Ancak, kara delik buharlaşıp orijinal boyutunun neredeyse yarısına kadar küçülene kadar uzun bir süre beklemektir. Kara delikler, kara deliklerin kenarındaki kuantum mekanik dalgalanmaların neden olduğu Hawking radyasyonu yaydığı için buharlaşır ve küçülür, adını geç fizikçi Stephen Hawking'den almıştır. Ne yazık ki, kütleye eşit kütleye sahip bir kara deliğin buharlaşması yaklaşık 10 ^ 67 yıl sürüyor, bu da evrenin yaşının çok ötesinde. Ancak, bu kara deliğin dışında bir halka deliği veya daha doğrusu bir solucan deliği var. Kara delik ile Hawking radyasyonu arasındaki ince dolanıklığı ölçerek, sürekli olarak düşen bilgiyi daha hızlı elde etmek mümkün olabilir.
- Kara delik bilgi paradoksunun şematik bir diyagramı Alice, kara deliğe bir kübit atar ve Bob'un bu kübiti yalnızca Hawking radyasyonu kullanarak yeniden oluşturup oluşturamayacağını sorar. Resim: Norman Yao, UC Berkeley
İki bitlik bilgi (kuantum bilgisayarlardaki kübitler veya kübitler gibi), birbirine yakın olduklarında birbirine karışır, böylece bir kuantum durumu, birbirlerinden ne kadar uzakta olursa olsun otomatik olarak diğerinin durumunu belirler. Fizikçiler bazen bu fenomeni "hayalet gibi aşırı mesafe eylemi" olarak adlandırırlar. Dolaşık kübitlerin ölçülmesi, kuantum bilgisinin bir kübitten diğerine "görünmez aktarımına" yol açabilir. Berkeley'deki California Üniversitesi'nde fizik profesörü yardımcısı olan Norman Yao şunları söyledi: İnsanlar kara deliğe düşen bilgileri kurtarmak için bu Hawking radyasyonlarında büyük ölçekli kuantum hesaplamaları yapabilirler.
Bu çok ama çok zor olacak, ancak kuantum mekaniği doğruysa teorik olarak mümkün olmalıdır. Bu tam olarak Norman Yao'nun çalıştığı şeydi, ancak 7 kübitlik bir kuantum bilgisayardaki 3 kübitlik "kara delik" için, kara deliğe dolanmış kübitleri fırlatıp ortaya çıkan Hawking radyasyonunu teorik olarak sorgulayarak. Kara delikteki kübitlerin durumu belirlenebilir ve kara deliği derinleştirmek için bir pencere sağlar. Norman Yao ve Maryland Üniversitesi ve Çevre Teorik Fiziği Enstitüsü, Ontario, Kanada'daki meslektaşları bulgularını 6 Mart 2019'da Nature dergisinde yayınladı.
Norman Yao, kuantum kaosunun doğasını anlamakla çok ilgileniyor.Perimeter Institute'de teorisyen olan bir arkadaşı ve meslektaşı Beni Yoshida'dan, bilginin bir kara delikte çabucak bozulursa, geri döneceğini öğrendi. Kara deliklerin kuantum bilgisi mümkündür. Tüm kara delikte ne kadar derinlemesine karışırsa, ışınlanma yoluyla o kadar güvenilir bilgi elde edebilir. Bu görüşe dayanarak, Yoshida ve Norman Yao geçen yıl kuantum bilgisayarlarda karıştırmayı kanıtlayabilecek bir deney önerdi. Deneylere göre, ışınlanmanın yeterince yüksek doğruluğu ölçülürse, kuantum devresinde karıştırmanın meydana geleceği garanti edilebilir. Monroe, College Park'taki Maryland Üniversitesi'nde fizikçi. İyon kuantum bilgisini yakalamak için dünyanın önde gelen gruplarından birine liderlik ediyor. Denemeye karar verdi. Ekibi, Yoshida ve Yao tarafından önerilen deneyi uyguladı ve bir hiper zamanlama korelasyon fonksiyonunu etkili bir şekilde ölçtü.
- Bilim adamları, bir dizi kuantum parçacığında depolanan bilgilerin kaotik olarak dönüştürülmesini içeren bir kuantum karıştırma testi uyguladılar. Kuantum karıştırması, bilginin bir kara deliğe nasıl düştüğü ve rastgele radyasyon şeklinde nasıl serbest bırakıldığına dair bir öneridir. Bu görüşe göre, belki de hiç tesadüfi değildir ve kara delikler sadece mükemmel karıştırıcılar. Fotoğraf: E. Edwards / Joint Quantum Institute
Bu özel korelasyon işlevlerine OTOC denir ve uygulamaya özel şok veya pertürbasyon süresinde farklılık gösteren iki kuantum durumunun karşılaştırılmasıyla oluşturulur. Kilit nokta, ikinci şokun ilk şok üzerindeki etkisini anlamak için zaman içinde ileri ve geri kuantum durumları geliştirebilmektir. Monroe ekibi, 7 kübitlik iyon yakalayan kuantum bilgisayarın 3 kübitinde karıştırılmış bir kuantum devresi oluşturdu ve ortaya çıkan OTOC bozunmasını açıkladı. OTOC'nin çürümesi genel olarak güçlü bir kafa karışıklığı işareti olarak görülse de, OTOC'nin bozulmasının sadece uyumsuzluğa bağlı olmadığı, yani sadece dış dünyanın gürültüsünü korumada başarısız olduğu kanıtlanmalıdır. Dış dünyanın gürültüsü de kuantum durumlarının parçalanmasına neden olabilir.
Araştırmacılar, bilginin dolanması veya aktarılması ne kadar doğru olursa, OTOC'de meydana gelebilecek karıştırma miktarının da o kadar katı olduğunu kanıtladılar. Işınlanma doğruluğunun yaklaşık% 80'i ölçülür; bu, kuantum durumlarının yarısının bozulabileceği ve diğer yarısının da uyumsuz olarak bozulabileceği anlamına gelir. Bununla birlikte, bu, bu üç kübitlik kuantum devresinde gerçek bir karıştırmanın gerçekten meydana geldiğini kanıtlamak için yeterlidir. Bu deneyin olası bir uygulaması, insanların bu teknolojiyi kuantum işlemcilerdeki daha karmaşık gürültü ve uyumsuzluk biçimlerini teşhis etmek için kullanabilecekleri kuantum bilgisayar kıyaslamasıyla ilgilidir. Norman Yao ayrıca Berkeley'deki California Üniversitesi'nde, İrfan Siddiqi liderliğindeki bir araştırma ekibiyle işbirliği yaparak, başka bir kuantum sistemindeki karıştırma fenomenini, yani süper iletken kuantum besinler: iki yerine üç durumlu kübitler gösterdi.
Siddiqi, California Üniversitesi, Berkeley'de fizik profesörü ve Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı'nın gelişmiş bir kuantum hesaplama test yatağı kurmada lideridir. Özünde, bu bir kübit veya kutrit deneyidir, ancak kozmolojiye bağlanabileceği gerçeği, kuantum bilginin dinamiklerinin aynı olduğuna inanmamızdır.ABD, 1 milyar dolara mal olan bir kuantum programı başlatıyor. Kuantum bilgisinin dinamiklerini anlamak, bu projedeki birçok araştırma alanıyla ilgilidir: kuantum devreleri ve hesaplama, yüksek enerjili fizik, kara delik dinamikleri, yoğun madde fiziği ve atomik, moleküler ve optik fizik. Kuantum bilgisinin dili, tüm bu farklı sistemleri anlamamız için her yerde hazır hale geldi! Bu araştırma, ABD Enerji Bakanlığı ve Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklenmiştir.
Brocade Park-Bilim Popülerleştirme Araştırma / Gönderen: California Üniversitesi, Berkeley
Referans Dergi Literatürü: "Doğa"
DOI: 10.1038 / s41586-019-0952-6
Brocade Park - Evren Biliminin Güzelliğini Sunuyor
(Daire kartı buraya eklendi, lütfen görüntülemek için Toutiao istemcisine gidin)
