Para saintis China menggunakan pengkomputeran kuantum untuk mensimulasikan lubang hitam

Pasukan saintis yang diketuai China berkata mereka telah mensimulasikan fizik lubang hitam menggunakan pengkomputeran kuantum.

Para penyelidik berkata eksperimen mengenai sinaran Hawking membuka laluan baharu untuk mensimulasikan kesan kuantum lubang hitam dengan cip kuantum superkonduktor dan menandakan “satu langkah ke arah mencipta sistem kuantum dengan sifat yang serupa dengan lubang hitam”.

Lubang hitam ialah kawasan di angkasa yang gravitinya sangat kuat sehingga cahaya pun tidak dapat melarikan diri.

Apabila zarah jatuh ke dalam ufuk lubang hitam dan ufuk menghalang zarah daripada berpatah balik, ia menjadi mustahil untuk melarikan diri.

Tetapi apabila kesan kuantum diambil kira, zarah di dalam lubang hitam secara beransur-ansur akan melarikan diri ke luar, membawa kepada radiasi Hawking, menurut pasukan itu.

Teori yang dicadangkan oleh ahli fizik teori British Stephen Hawking pada tahun 1974 merujuk kepada sinaran, tenaga yang bergerak dalam bentuk gelombang atau zarah, secara teorinya dipancarkan dari luar ufuk peristiwa – atau sempadan – lubang hitam.

Melalui radiasi Hawking, lubang hitam kehilangan tenaga dan akhirnya akan menyejat.

“Lobang hitam analog yang dibina baru ini kemudian memudahkan penyiasatan lanjut mengenai masalah lain yang berkaitan dengan lubang hitam itu,” kata penyelidik dari Akademi Sains China, Universiti Tianjin, Akademi Sains Maklumat Kuantum Beijing dan Kluster RIKEN untuk Penyelidikan Perintis di Jepun. dalam penemuan mereka yang diterbitkan dalam jurnal semakan semula Nature Communications bulan ini.

Walaupun sukar untuk memerhati secara langsung kesan kuantum lubang hitam sebenar dalam astrofizik, ia juga mencabar untuk mengujinya melalui eksperimen kerana kesan ini sangat lemah, kata pasukan itu.

Sejak beberapa tahun lalu, saintis telah menguji teori dalam eksperimen menggunakan gelombang air cetek, Bose-Einstein kondensat – keadaan jirim di mana semua zarah juzuk berada pada tahap tenaga terendah – dan metamaterial optik dan cahaya.

Dalam kajian terbaru untuk memerhatikan sinaran Hawking analog, pasukan itu membangunkan pemproses superkonduktor yang terdiri daripada rantaian 10 qubit dengan gandingan interaksi dikawal oleh sembilan pengganding boleh tala.

“Keputusan menunjukkan bahawa sentiasa ada kebarangkalian tertentu bahawa kuasipartikel di dalam lubang hitam analog akan memancar melalui ufuk peristiwa, dan kebarangkalian sinarannya memenuhi sifat radiasi Hawking,” kata Institut Fizik Teoritis Akademi Sains China. dalam artikel mengenai kemajuan penyelidikan.

Pasukan itu berkata tingkah laku radiasi Hawking yang dirangsang telah disahkan oleh pengukuran semua qubit di luar ufuk.

“Hasil kami akan merangsang lebih banyak minat untuk meneroka ciri berkaitan lubang hitam menggunakan pemproses superkonduktor boleh atur cara dengan pengganding boleh melaras,” tulis pasukan itu. – Pos Pagi China Selatan