物理學家認為他們已經找到如何從黑洞中檢索資訊的方法
美國太空總署; M. Weiss/錢德拉 X 光中心
美國物理學家認為他們已經解開了最大的謎團之一:如何從他們那裡檢索資訊。
一個物體內部的重力強度如此之大,甚至連光也無法逃脫,根據理論,任何有關最終進入內部的量子粒子的數據也無法逃脫。 這對科學家來說是一個問題,因為它使得無法預測黑洞的確切演化以及黑洞內部實際發生的情況。 再加上量子物理理論指出,關於宇宙的任何資訊都不會完全遺失,那麼這是怎麼回事呢?
加州理工學院的研究人員(加州理工學院)認為,透過使用類似於量子隱形傳態的策略,可以檢索有關一個量子位元(qubit)的資訊 - 這不是很多數據,但它是一個開始。 只要事先對黑洞進行足夠的測量和觀察,就應該能夠找出這個量子位元的狀態。
他們的論文依靠的黑洞輻射理論,它指出黑洞隨著尺寸的減小而逐漸蒸發。 雖然人們最初認為這種輻射僅由熱量形成,但科學家後來發現它也包含有關黑洞內容的資訊。
現在,這個新假設表明,每個落入黑洞的粒子都可以透過事件視界另一側(黑洞邊界)上的連結粒子進行測量。
正如 Adrian Cho 所解釋的那樣科學雜誌,想像一個量子隱形傳態場景涉及兩個稱為愛麗絲和鮑勃的粒子。 電子可以具有向上、向下或同時雙向旋轉的量子態,愛麗絲想將她的電子狀態轉移給鮑伯。 但如果沒有其他力量的作用,這是不可能的,因為一旦粒子的狀態被測量,它就會崩潰並且無法轉移。
這就是想法的所在量子糾纏進來了——愛麗絲和鮑勃有一對額外的「糾纏」電子,它們的狀態被鎖定在一起(一個必須向上旋轉,一個必須向下旋轉)。 透過將兩個未糾纏的電子投射到愛麗絲和鮑勃共享的糾纏對上,鮑勃的電子改變狀態,從而反映愛麗絲的電子最初設定的任何狀態。
所有複雜的量子物理學的最終結果是,透過以特定方式研究一個粒子,我們應該能夠獲得與其相關的另一個粒子的狀態資訊。 透過捕獲和觀察一對糾纏粒子(一個內部一個外部),我們的朋友愛麗絲可以看到內部粒子的狀態轉移到外部粒子,加州理工學院的科學家提出。
與黑洞相關的大部分工作一樣,目前這只是一個假設 -受到批評的人- 但它提供了一個起點,可以幫助研究人員更多地了解黑洞的運作方式。
「可能資訊以剩餘的狀態保存,儘管高度混亂且難以與熱狀態區分開來,」首席研究員艾丹·查特溫-戴維斯寫道在荒謬的宇宙博客。 “在非常溫和和特殊的情況下,你可以將一個量子比特扔進黑洞,然後恢復它的狀態,從而恢復它所攜帶的信息。”
研究人員正在發表他們的假設物理評論快報(正在印刷中),也已出版線上 arXiv.org。