Хоризонти догађаја су подесиве фабрике за квантно заплетање

Физичари са Државног универзитета у Луизијани искористили су предности техника квантне теорије информација да открију механизам за појачавање или „стимулисање“ производње запетљавања у Хокинговом ефекту на контролисан начин. Штавише, ови научници предлажу протокол за тестирање ове идеје у лабораторији користећи синтетички произведене хоризонте догађаја. Ови резултати су недавно објављени у Пхисицал Ревиев Леттерс„Квантни аспекти стимулисаног Хокинговог зрачења у пару аналогних белих црних рупа“, Иван Агуло, Ентони Џеј Брејди и Деметријус Кранас представљају ове идеје и примењују их на оптичке системе који садрже аналог беле црне рупе.

Црне рупе су међу најзагонетнијим стварима у нашем универзуму, углавном због чињенице да су њихове унутрашње радње скривене иза потпуно мистериозног вела – хоризонта догађаја црне рупе.

Године 1974, Стивен Хокинг је додао више мистерије карактеру црних рупа тако што га је једном показао квантитативних ефеката Црна рупа уопште није црна, већ уместо тога емитује зрачење, као да је врели објекат, постепено губи масу у ономе што се назива „Хокингов процес испаравања“. Штавише, Хокингови прорачуни су показали да је емитовано зрачење механички уплетено у утробу саме црне рупе. Ово заплетање је квантни потпис Хокинговог ефекта. Овај запањујући резултат је тешко, ако не и немогуће, тестирати на астрофизичким црним рупама, јер је слабо Хокингово зрачење засенчено другим изворима зрачења у универзуму.

С друге стране, осамдесетих година, а Главни чланак Вилијам Унру Он је показао да се спонтана производња заплетених Хокингових честица јавља у било ком систему који може да подржи ефикасан хоризонт догађаја. Такви системи углавном потпадају под окриље „аналогних гравитационих система“ и отворили су прозор за тестирање Хокингових идеја у лабораторији.

Озбиљна експериментална истраживања аналогних гравитационих система — направљених од Бозе-Ајнштајн кондензатора, нелинеарних оптичких влакана, или чак текуће воде — су у току више од једне деценије. Стимулисано и спонтано генерисано Хокингово зрачење је недавно примећено на неколико платформи, али се мерење запетљаности показало неухватљивим због његовог слабог и крхког карактера.

„Показујемо да се осветљавањем хоризонта, или хоризоната, са одговарајуће одабраним квантним стањима, може појачати производња замршености у Хокинговом процесу на подесив начин“, рекао је ванредни професор Иван Агулу. „Као пример, примењујемо ове идеје на тактилно кућиште пара аналогних белих црних рупа које деле унутрашњост и које се производе унутар нелинеарног оптичког материјала.

„Многи квантни информациони алати коришћени у овом истраживању потичу из мог постдипломског истраживања са професором Џонатаном Б. Даулингом“, рекао је доктор наука 2021. Алумнус Ентони Брејди, постдокторски истраживач на Универзитету у Аризони. „Џон је био харизматичан и увео је своју харизму и харизму у своју науку, као и своје савете. Подстицао ме је да радим на чудним идејама, као што су аналогне црне рупе, и да видим да ли могу да уградим технике из различитих области физике – као што су квантне информације и аналогна гравитација — да би се произвело нешто ново, или „лепо“, како је волео да каже.

„Хокингов процес је један од најбогатијих физичких феномена који повезује наизглед неповезана поља физике од квантне теорије до термодинамике и релативности“, рекао је Деметријус Кранас, постдипломац на ЛСУ. „Аналогне црне рупе су додале додатну арому ефекту, пружајући нам, истовремено, узбудљиву могућност да их тестирамо у лабораторији. Наша детаљна нумеричка анализа нам омогућава да истражимо нове карактеристике Хокинговог процеса, помажући боље разумемо сличности и разлике између астрофизике и аналога. Црне рупе. “