Sorte huller, buet rumtid og kvanteberegning

Roterende sorte huller og computere, der bruger kvantemekaniske fænomener til at behandle oplysninger, er emner, der har fascineret videnskabselskere i årtier, men selv de mest innovative tænkere sætter dem sjældent sammen. Nu, imidlertid, teoretisk fysiker Ovidiu Racorean fra den generelle informationsteknologi, Bukarest, Rumænien antyder, at kraftige røntgenstråler, der udsendes nær disse sorte huller, har egenskaber, der gør dem til ideelle informationsbærere til kvanteberegning. Dette værk blev for nylig offentliggjort i Ny astronomi .

Udtrykket 'sorte huller' er almindeligt kendt, men ikke alle ved præcis, hvad de er. Når stjerner kommer til slutningen af ​​deres liv, de kan falde sammen på sig selv under deres egen vægt, bliver tættere og tættere. Nogle kan kollapse til et punkt uden stort set ingen volumen og uendelig tæthed, med et tyngdefelt, som ikke engang lys kan flygte fra:dette er et sort hul. Hvis stjernen der danner den roterer, som de fleste stjerner gør, det sorte hul vil også dreje.

Materiale, der kommer tæt på et roterende sort hul, men ikke falder ned i det, vil aggregeres til en cirkulær struktur, der kaldes en akkretionsskive. Kraftfulde kræfter, der virker på akkretionsskiver, øger deres temperatur, så de udsender røntgenstråler, som kan fungere som bærere af kvanteinformation.

Fotonerne, der udgør røntgenstrålerne, har to egenskaber:polarisering og orbitalt vinkelmoment. Hver af disse kan kode en qubit (kvantebit) information, standardinformationsenheden inden for kvanteberegning. "Lab-baserede forskere bruger allerede strålesplittere og prismer til at sammenfiltre disse egenskaber i røntgenfotoner og behandle kvanteinformation, "siger Racorean." Det ser nu ud til, at rumtidens krumning omkring et sort hul vil spille den samme rolle som dette apparat. "

Så langt, imidlertid, denne proces er kun en forudsigelse. Det sidste bevis kommer, når egenskaberne ved røntgenstråler nær roterende sorte huller observeres, som kunne ske i det næste årti.

To rumsonder med den samme mission vil blive lanceret omkring 2022:Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) af NASA, og X-ray Imaging Polarimetry Explorer (XIPE) af European Space Agency. Disse vil undersøge polariseringen af ​​alle røntgenstråler, der findes i rummet, herunder dem, der udsendes tæt på sorte huller. "Hvis vi finder ud af, at røntgenpolarisationen ændres med afstanden fra det sorte hul, hvor dem i den centrale region er mindst polariserede, vi vil have observeret sammenfiltrede tilstande, der kan bære kvanteinformation, "siger Racorean.

Dette emne kan virke esoterisk, men det kan have praktiske anvendelser. "En dag, vi kan endda være i stand til at bruge roterende sorte huller som kvantecomputere ved at sende [røntgen] fotoner på den rigtige bane omkring disse spøgelsesagtige astronomiske legemer, "Racorean slutter. Derudover er forskere mener, at simulering af usædvanlige materielle tilstande vil være en vigtig tidlig anvendelse af kvanteberegning, og der er få mere usædvanlige tilstande af stof end dem, der findes i nærheden af ​​sorte huller.