Schwarze Löcher haben Ihren Namen, weil Sie die Schwerkraft so stark, dass hält auch das Licht. Und wenn das Licht nicht verlassen kann, die ein Schwarzes Loch, und die Informationen, rein, auch — erkunden Sie mit dem Paradox des schwarzen Lochs. Wie seltsam, Physik zeigten die theoretische Geschicklichkeit und kommen Weg, den Splitter Informationen, die gefallenen in ein Schwarzes Loch. Ihre Berechnung betrifft eine der größten Rätsel in der Physik: wie alle Informationen, die sich in ein Schwarzes Loch fließt wie die «Verdunstung» des schwarzen Loches. Glauben, dass dies passieren sollte, aber wie, weiß niemand.
Doch die neue Regelung soll vielmehr betonen die Komplexität der Informations-Probleme des schwarzen Lochs, als es zu lösen. «Kann sein, dass andere in der Lage, noch weiter zu gehen, aber ich denke, es wird nicht helfen», sagt don page, Theoretiker von der University of Alberta in Edmonton, Kanada, der sich nicht durch die Teilnahme an der Arbeit.
Sie schneiden die Quittung für den Strom, aber es ist unmöglich, die Informationen zu zerstören, warf Sie in ein Schwarzes Loch. Dies ist zum Teil, weil, dass, obwohl die Quantenmechanik befasst sich mit Wahrscheinlichkeiten — wie die Wahrscheinlichkeit, das Elektron in einer oder in einem anderen Ort — Quanten-Wellen, die geben diese Wahrscheinlichkeit, müssen sich entwickeln vorhersehbar, so dass, wenn Sie wissen, dass die Form der Welle in einem Moment können Sie Vorhersagen, Ihr genau das zu jeder Zeit in der Zukunft. Ohne eine solche «unitarity», die Quantentheorie produzierte würde sinnlose Ergebnisse wie die Wahrscheinlichkeiten, die in der Summe nicht 100%.
Nehmen wir an, Sie werfen ein paar Quanten-Teilchen in das schwarze Loch. Auf den ersten Blick, Partikel und die Informationen, die Sie enthalten, sind verloren. Und das ist ein Problem, da ein Teil der Quanten-Zustand beschreibt ein kombiniertes System von Teilchen und des schwarzen Lochs, zerstört wurde, dass es unmöglich ist, genaue Vorhersage der Evolution und bricht unitarity.
Physik denken, dass Sie einen Ausweg gefunden. Im Jahr 1974 britische Theoretiker Stephen Hawking behauptet, dass schwarze Löcher Strahlen Teilchen und Energie. Dank der Quanten-Unsicherheit, der leere Raum ist nicht wirklich leer ist — es ist völlig gepaart Teilchen, die in regelmäßigen Abständen die für den Lebensunterhalt und bedrohten. Hawking erkannte, dass wenn Sie ein paar Teilchen, die aus dem Vakuum, werden auf die Grenze des schwarzen Lochs, ein Fliegen in den Weltraum, und die andere fallen in ein Schwarzes Loch. Wobei die Energie des schwarzen Lochs, fließt Hawking-Strahlung führt dazu, dass das schwarze Loch langsam verdampft. Einige Theoretiker denken, dass die Informationen erscheint wieder, als codiert in der Strahlung des schwarzen Lochs — allerdings ist es völlig unverständlich, da die Strahlung scheint völlig zufällig.
Und hier ist Aidan Чатвин-Davies, Adam Джермин und Sean Carroll aus dem California Institute of Technology in Pasadena fanden ein guter Weg, um Informationen von einem Quanten-Teilchen, verloren in einem schwarzen Loch, mit der Hawking-Strahlung und seltsame Konzept der Quanten-Teleportation.
Die Quanten-Teleportation ermöglicht beiden Partnern, Alice und BOB, senden empfindliche Quantenzustand eines Teilchen wie Elektronen anderen. In der Quantentheorie, der Spin des Elektrons kann nach oben, nach unten oder nach oben und unten gleichzeitig. Dieser Zustand kann zu beschreiben Punkt auf dem Globus, wo der Nordpol bedeutet die Oberhand, und der Südpol bedeutet das Unterteil. Breitengrade bedeuten unterschiedliche Mischungen oben und unten, und Längengrade bedeuten «Phase», oder wie kreuzen sich die oberen und unteren Teile. Aber wenn Alice versucht zu Messen, ist ein Zustand, es ist «zusammenbricht» der eine oder andere Szenario, nach oben oder nach unten, zerstören die Informationen über die Phase. So kann Sie nicht Messen Zustand und senden die Informationen an BOB, und senden soll es intakt.
Für diese Alice und BOB austauschen können ein zusätzliches paar von Elektronen, den besonderen Quanten-Kommunikation — Beteiligung. Der Zustand der einzelnen Partikel in einer verwirrenden paar nicht definiert — es gleichzeitig gibt in jedem Punkt des Globus — aber deren Status korrelieren, so dass, wenn Alice misst Ihre Teilchen aus einem paar und erkennt, dass diese dreht sich, sagen wir, nach oben, wird es sofort erkennt, dass das Elektron BOB dreht sich von oben nach unten. Also, Alice zwei Elektronen eines derjenige, dessen Status Sie will teleportieren, und die Hälfte verwirrend Paare. Bei BOB gibt es nur eine verwirrende Paare.
Um eine Teleportation, Alice nutzt noch eine seltsame Eigenschaft der Quantenmechanik: dass die Messung zeigt nicht nur etwas über das System, sondern ändert sich der Status. Deshalb Alice nimmt zwei незапутанных Elektron und produziert eine Dimension, die «projiziert» auf die verwirrten Zustand. Diese Messung zerstört die Verwirrung zwischen einem paar von Elektronen, die vorhandenen und BOB. Aber in der gleichen Zeit, und es führt dazu, dass das Elektron BOB ist in dem Zustand, in dem ein Elektron von Alice, die Sie war, zu teleportieren. Durch die korrekte Messung von Alice, wie es dauert die Quanten-Informationen einerseits System auf ein anderes.
Чатвин-Davis und seine Kollegen haben verstanden, dass teleportieren können Informationen über den Zustand des Elektrons auch aus dem schwarzen Loch. Angenommen, Alice schwimmt neben dem schwarzen Loch mit seinem Elektron. Es fängt ein Photon des Paares, geboren im Laufe der Hawking-Strahlung. Wie ein Elektron, Photon in beide Richtungen drehen kann und wird verwirrt mit dem Partner-Photon, das fiel in ein Schwarzes Loch. Dann Alice misst die vollständige Moment, oder Spin, Schwarzes Loch — Größe und, grob gesagt, wie es genau liegt in Bezug auf eine bestimmte Achse. Ohne diese beiden Bits von Informationen in der Hand, wirft Sie Ihre Elektron, es zu verlieren, für immer.
Aber Alice wieder Informationen über den Zustand des Elektrons, berichten die Wissenschaftler in der Arbeit auf Physical Review Letters. Alles, was Sie tun müssen, ist noch mal Messen, Spin und die Ausrichtung des schwarzen Lochs. Diese Messungen dann verwirrt das schwarze Loch und das einfallende Photon. Sie sind auch телепортируют Zustand des Elektrons auf das Photon, das Alice. So, Informationen verlorenen Elektron entfernt wird im beobachtbaren Universum.
Чатвин-Davis betont, dass diese Regelung nicht, ist der Plan der praktischen Experiment. Am Ende von Alice benötigen sofortige Messung der Spin Schwarzes Loch, dessen Masse gleich der Masse der Sonne. «Wir scherzen, dass Alice, wahrscheinlich das am weitesten fortgeschrittene Wissenschaftler im Universum», sagt er.
Bei dieser Regelung gibt es auch viele Einschränkungen. Insbesondere, wie die Autoren, es funktioniert mit einem Quanten-Teilchen, aber nicht mit zwei oder mehr. Dieses ist, weil die in der Rezeptur verwendet wird, ist die Tatsache, dass das schwarze Loch speichert Drehimpuls, so dass Sie die endgültige Spin gleich Ihre Home-Rücken Plus den Rücken des Elektrons. Dies ermöglicht Alice extrahieren genau zwei Bits von Informationen — Allgemeine Spin und seine Projektion auf einer Achse — und das ist genug, um zu bestimmen, die Breite und die Länge der Quanten-Zustand eines Teilchens. Aber das ist nicht genug, um wieder alle Informationen, die erfasst schwarzen Loch.
Um wirklich bei der Informations-Problem des schwarzen Lochs, Theoretikern zu berücksichtigen komplizierte Zustand der Innenraum des schwarzen Lochs, sagt Stefan Лейхенхауэр, Theoretiker der University of California in Berkeley. «Leider sind die größten Fragen zum Thema schwarze Löcher beziehen sich genau auf der inneren Arbeit, sagt er. — So das Protokoll, auf jeden Fall eine interessante selbst ist wohl, ein wenig was erzählen Sie uns über die Informations-Problem schwarzen Loch».
Darüber hinaus, das eindringen in die Tiefe schwarze Löcher erfordern Quanten-mechanischen Theorie der Gravitation. Die Entwicklung einer solchen Theorie ist wohl zum großen Ziel der gesamten theoretischen Physik — jahrzehntelang hat Sie entzieht sich der Physiker.