Fisikawan telah mengusulkan cara untuk mengekstrak informasi dari lubang hitam

Fisikawan A.S. di Institut Teknologi California telah menemukan cara teoretis untuk mengekstraksi informasi tentang partikel yang terperangkap dalam lubang hitam. Dalam jangka panjang, teori ini dapat membantu menyelesaikan masalah hilangnya informasi dalam lubang hitam, yang sering disebut "teorema absensi rambut".

Teorema mengatakan bahwa semua lubang hitam yang tidak berputar dan tidak bermuatan dari massa yang sama tidak dapat dibedakan satu sama lain. Sebagai contoh, lubang hitam yang diperoleh dari keruntuhan gravitasi materi, dan lubang hitam dengan massa yang sama, yang diperoleh dari keruntuhan gravitasi antimateri, tidak berbeda dari sudut pandang pengamat eksternal. Dengan demikian, dalam proses keruntuhan gravitasi untuk pengamat eksternal, hukum kekekalan bilangan kuantum dilanggar.

Stephen Hawking pada tahun 1974 meramalkan keberadaan radiasi lubang hitam, yang kemudian dinamai menurut namanya. Jika pasangan partikel-antipartikel lahir dekat cakrawala lubang hitam, salah satunya dapat menghindari jatuh ke dalam lubang dan bergegas ke ruang sekitarnya. Dari sudut pandang pengamat eksternal, proses ini akan terlihat seperti radiasi lubang hitam.

Karena lubang hitam dibiarkan berangsur-angsur "menguap", ini berarti bahwa lubang awalnya dapat tumbuh ke massa tertentu, dan kemudian memancarkan jumlah radiasi yang tepat dan kembali ke massa aslinya. Dalam hal ini, radiasi yang dipancarkan tidak akan terhubung dengan cara apa pun dengan materi dan energi yang sebelumnya jatuh ke dalam lubang, dan lubang hitam yang berkurang tidak akan berbeda sama sekali dari keadaan sebelumnya dengan massa yang sama. Yaitu, lubang hitam benar-benar menghancurkan informasi yang masuk ke dalamnya.

Dari sudut pandang mekanika kuantum, ini merupakan masalah. Terlepas dari kenyataan bahwa ia bekerja dengan probabilitas (misalnya, probabilitas elektron pada titik tertentu), fungsi gelombang dalam kasus apa pun harus berperilaku dengan cara yang dapat diprediksi. Jika kita mengetahui bentuk gelombang pada saat tertentu, kita harus dapat memprediksi bentuk gelombangnya pada saat lain. Tanpa keunikan ini, teori kuantum akan menghasilkan hasil yang tidak berarti - misalnya, jumlah semua probabilitas tidak akan 100%.

Fisikawan Amerika berpendapat bahwa adalah mungkin untuk mengekstraksi informasi tentang partikel yang terperangkap dalam lubang hitam jika Anda menggunakan radiasi Hawking dan teleportasi kuantum yang dijelaskan.. Yang terakhir berarti transmisi keadaan kuantum ke jarak menggunakan pasangan partikel terjerat dan saluran komunikasi klasik di mana keadaan partikel dihancurkan pada titik keberangkatan selama pengukuran, dan kemudian dibuat kembali pada titik penerimaan.

Sebagai contoh, sepasang peneliti, Asa dan Vasya, diminta untuk mengirimkan informasi tentang bagian belakang elektron dari satu elektron ke elektron lainnya. Ruang keadaan spin elektron dijelaskan oleh bola Bloch, dan putaran elektron dapat dilambangkan dengan titik pada bola ini. Tetapi jika Asya langsung mengukur putarannya, ia akan runtuh menjadi salah satu dari dua negara. Karena itu, putaran harus ditransmisikan tanpa pengukuran.

Untuk ini, para peneliti akan membutuhkan pasangan partikel tambahan yang saling terjerat. Dengan mengukur keadaan satu partikel, dimungkinkan dengan probabilitas 100% untuk mengetahui keadaan partikel lain. Jadi, Asya akan memiliki dua elektron - satu yang keadaannya harus ditransfer, dan yang lainnya dari pasangan yang terjerat; Vasya hanya akan memiliki satu elektron dari pasangan yang kusut.

Di dunia kuantum, pengukuran mengubah keadaan sistem. Alice dapat mengambil dua elektronnya dan melakukan pengukuran yang membawa mereka ke keadaan terjerat. Prosedur ini akan memecah kebingungan yang ada antara salah satu elektronnya dan elektron Vasya. Tetapi pada saat yang sama, elektron Vasin masuk ke keadaan di mana elektron Asi berada - yang sama yang kondisinya harus diteleportasikan.

Sekarang Anda dapat kembali ke lubang hitam dan membayangkan Asya terbang di luar cakrawala peristiwa dengan elektronnya. Asya menangkap salah satu foton yang dihasilkan oleh radiasi Hawking, sedangkan foton kedua, yang bingung dengan keadaan pertama, jatuh ke dalam lubang. Asya kemudian mengukur momentum sudut total dari lubang hitam, dan melemparkan elektronnya ke sana.

Jika Asya sekarang lagi melakukan pengukuran lubang hitam, pengukuran ini akan membingungkan lubang hitam dengan foton jatuh ke dalamnya, dan teleport keadaan elektron ke foton yang tersedia Asya. Dengan demikian, informasi tentang elektron yang hilang akan muncul lagi di bagian yang dapat diamati dari Semesta.

Benar, "teknologi" seperti itu memungkinkan Anda untuk mengembalikan informasi tentang hanya satu partikel yang menghilang ke dalam lubang hitam. Untuk sampai pada solusi teorema tentang "tidak adanya rambut", perlu untuk mengetahui mekanisme internal yang terjadi dalam lubang hitam. Dan ini justru pertanyaan terbesar dan paling mendasar dalam studi objek-objek ini. Untuk melakukan ini, perlu untuk mengembangkan deskripsi kuantum dari interaksi gravitasi, yang sejauh ini menghindari fisikawan teoritis dari seluruh dunia.

Source: https://habr.com/ru/post/id388433/