Hoe Info Uit Een Zwart Gat Te Teleporteren

{h1}

Een nieuwe methode biedt een manier om kwantuminformatie op te vragen die in een zwart gat is gevallen.

Quantum teleportatie van subatomaire deeltjes zou kunnen worden gebruikt om informatie uit een zwart gat op te halen, suggereert een nieuw algoritme.

De informatie die uit dit hypothetische zwarte gat kan worden gehaald, is kwantuminformatie, wat betekent dat de gegevens die worden verzameld in een 0 of 1-status, zoals een klassiek bit, zouden bestaan ​​als superpositie van alle potentiële toestanden.

"We hebben concreet aangetoond dat het in principe mogelijk is om kwantuminformatie uit een zwart gat te halen," zei Adam Jermyn, een doctoraatskandidaat aan de universiteit van Cambridge in Engeland. [De 9 grootste onopgeloste mysteries in de natuurkunde]

Maar gooi je computer nog niet in het dichtstbijzijnde zwarte gat. De hoeveelheid informatie die kan worden opgehaald is klein - slechts één quantumbit of qubit. Wat meer is, zou het krijgen van dat beetje waarschijnlijk betekenen dat de mogelijkheid wordt opgeofferd om andere kwantuminformatie uit het zwarte gat te halen, rapporteerden de onderzoekers in oktober 2015 in het voorgedrukte dagboek arXiv.

Zwaartekrachtsvacuüm

De meeste mensen denken dat niets kan ontsnappen aan zwarte gaten - compacte, enorm dichte hemelobjecten zoals ingestorte sterren waarvan het gigantische zwaartekrachtsveld voorkomt dat licht en materie ontsnappen. Maar het blijkt dat het niet helemaal waar is - sommige informatie kan uit de klauwen van een zwart gat worden gehaald.

Hoewel een persoon of zelfs een atoom niet aan een zwart gat kan ontsnappen, geloven natuurkundigen dat het universum informatie niet vernietigt, wat betekent dat informatie die in een zwart gat is gezogen in principe kan worden weggespit. (Deze eis komt voort uit het feit dat de meeste natuurkundigen menen dat de natuurkundige wetten zowel in het verleden als in het verleden van toepassing zouden moeten zijn.)

In de jaren 1970 voorspelde natuurkundige Stephen Hawking hoe dit zou kunnen werken. Omdat kwantumdeeltjes werken als golven, wordt hun positie beschreven als een waarschijnlijkheidsbereik van alle locaties - inclusief posities zowel binnen als buiten het zwarte gat. Het blijft dus mogelijk, hoewel onwaarschijnlijk, voor sommige subatomaire deeltjes om kwantumtunneling te gebruiken om aan een zwart gat te ontsnappen.

In dit geval van kwantumtunneling lekt kwantumstraling uit de randen van een zwart gat in een proces dat 'Hawking-straling' wordt genoemd. Die straling wordt verondersteld ongelooflijk zwak te zijn - zo zwak zelfs dat hij nog nooit is waargenomen, hoewel de meeste wetenschappers ervan overtuigd zijn dat het echt is. [Video: Black Holes Warping Space-Time]

Klassieke versus kwantuminformatie

Wetenschappers weten al lang dat klassieke informatie kan worden afgeleid uit een zwart gat. Als iemand bijvoorbeeld een deeltje in een zwart gat gooit, kunnen de voorafgaande en latere metingen van de massa van het zwarte gat worden gebruikt om de massa van het verloren deeltje te berekenen - dit wordt beschouwd als 'klassieke informatie', zei Jermyn.

Maar dingen worden lastiger als het stuk gegevens een qubit is vanwege de rare manier waarop kwantummechanica werkt. Een qubit bestaat in meerdere verstrengelde staten tegelijkertijd, maar juist het meten van de toestand van het kleine deeltje dwingt de qubit om één staat te "kiezen", die dan de andere informatie die het vervoerde zou elimineren.

Jermyn en zijn collega's probeerden één enkel stukje kwantuminformatie - de draai- of hoekmomentierichting - van een deeltje dat in een zwart gat gegooid werd af te leiden. (Klassiek kan een zwart gat een impulsmoment hebben, maar in werkelijkheid kan het impulsmoment worden beschreven met behulp van kwantummechanica als superpositie van meerdere mogelijkheden.)

Gegevens teleporteren

Om dit te doen, gebruikten ze een algoritme dat quantum teleportatie gebruikt in een zwart gat, of Hawking-straling. Wanneer iemand een deeltje in een zwart gat gooit, veroorzaakt Hawking-straling twee nieuwe, spookachtige deeltjes als reactie: een van de fantoomdeeltjes wordt verbruikt door het zwarte gat en de andere ontsnapt.

Dus, door te kijken naar de toestand van het uitgaande deeltje van de Hawking-straling, konden fysici theoretisch informatie over het binnenkomende deeltje afleiden.

"De truc is om dit alles te doen zonder te kijken," vertelde Jermyn WordsSideKick.com. Als ze de spintoestand van de uitgaande Hawking-straling direct meten, dwingen ze hem een ​​spintoestand te kiezen en verliezen ze de kwantuminformatie die deze draagt, en daarmee het vermogen om de spintoestand van het oorspronkelijke deeltje af te leiden.

Dus in plaats daarvan nam het algoritme een indirecte meting op van de spin van het zwarte gat, het oorspronkelijke onfeilbare deeltje en de Hawking-straling die ook werd meegevoerd. De truc? Ze meten niet alles wat ze kunnen; de metingen vertellen de onderzoekers alleen of het impulsmoment is veranderd of niet, maar niet in welke richting, zei Jermyn.

Deze niet-metingen "geven je wat informatie, maar niet zozeer dat je alle kwantummechanische informatie erin verliest", vertelde Jermyn aan WordsSideKick.com.

Aan de hand van de metingen konden ze de hoekoriëntatierotoriëntatie van de originele qubit die inviel, opnieuw berekenen, om te laten zien hoe iemand in theorie kwantuminformatie uit een zwart gat kon halen.

Praktische toepassingen

De praktische toepassingen van de nieuwe methode zijn op zijn zachtst gezegd beperkt.

Ten eerste: "je kunt niet per ongeluk [een qubit] naar binnen gooien en vervolgens 'oeps' zeggen en proberen het terug te krijgen, je moet van plan zijn geweest om het in te gooien, 'zei Jermyn. Dus, mensen die per ongeluk hun gegevens hebben weggevaagd door het in een zwart gat te gooien, hebben pech, voegde hij eraan toe.

Hun methode haalt ook slechts één qubit aan informatie op en het is waarschijnlijk dat er niet veel meer kon worden teruggehaald, zelfs als het algoritme verder werd ontwikkeld, voegde Jermyn eraan toe.

Buiten dat zijn fysici het in theorie zelfs niet eens over hoeveel gegevens uit een zwart gat kunnen worden gehaald.

"Het is mogelijk dat de informatie op dezelfde manier ontsnapt, namelijk dat wanneer u een bestand op uw computer verwijdert, de informatie nog steeds bestaat - het is gewoon gecodeerd," zei Jermyn. "Het is ook mogelijk dat er een fundamentele limiet is voor hoeveel je eruit kunt halen voordat het onherkenbaar wordt verhaald."

In elk geval is het dichtstbijzijnde zwarte gat te ver weg voor wetenschappers om het algoritme te testen. Maar in principe zouden wetenschappers kleine zwart gat-analogen kunnen maken in het laboratorium, met behulp van onderkoelde aggregaten van deeltjes bekend als Bose-Einstein-condensaten. In dat geval zouden wetenschappers spanning gebruiken om een ​​ondoordringbare "kloof" te creëren, vergelijkbaar met een zwart gat. Dergelijke systemen zouden kunnen worden gebruikt om sommige van deze theorieën over zwarte gaten te onderzoeken, zei Jermyn.

Volg Tia Ghose op tjilpenen Google+. Volgen WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel op WordsSideKick.com.


Video Supplement: Hoe gaat teleportatie in de toekomst écht mogelijk zijn? (4/5).




Onderzoek


Hoe Handschriftanalyse Werkt
Hoe Handschriftanalyse Werkt

Hier Is Hoe Onderzoekers Muizen Maakten Met 2 Vaders
Hier Is Hoe Onderzoekers Muizen Maakten Met 2 Vaders

Science Nieuws


Luizen Onthullen Aanwijzingen Voor Menselijke Evolutie
Luizen Onthullen Aanwijzingen Voor Menselijke Evolutie

Missing Malaysia Flight: 5 Mysterious Airplane Disappearances
Missing Malaysia Flight: 5 Mysterious Airplane Disappearances

Begin Het Nieuwe Jaar Clearheaded: Tips Om Hangovers Te Vermijden
Begin Het Nieuwe Jaar Clearheaded: Tips Om Hangovers Te Vermijden

Trump To Scrap Clean Power Plan: What That Means For Earth
Trump To Scrap Clean Power Plan: What That Means For Earth

Natuurkundige Die Bedacht Dat 'Goddeeltje' Sterft. En Een Geweldige Stem Voor Wetenschap Is Aan De Orde.
Natuurkundige Die Bedacht Dat 'Goddeeltje' Sterft. En Een Geweldige Stem Voor Wetenschap Is Aan De Orde.

WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com