Gewusst wie: Teleport Info aus einem schwarzen Loch

Quanten-Teleportation von subatomaren Teilchen verwendet werden könnten, zum Abrufen von Informationen von einem schwarzen Loch, schlägt ein neuen Algorithmus.

Die Informationen, die dieses hypothetische schwarze Loch entnommen werden kann ist Quanten-Information, was bedeutet, dass anstelle von bestehenden entweder 0 oder 1 Zustand, wie ein klassisches Stück, die gesammelten Daten als eine Überlagerung aller möglichen Staaten existieren würde.

"Wir haben konkret gezeigt, dass es möglich ist, grundsätzlich einige Quanten-Information von einem schwarzen Loch abrufen", sagte Co-Studienautor Adam Jermyn, Doktorand an der University of Cambridge in England. [Die 9 größten ungelösten Rätsel der Physik]

Aber nicht gehen warf Ihrem Computer in das nächste schwarze Loch nur noch. Die Menge an Informationen, die abgerufen werden können ist winzig – nur ein Quantenbit oder Qubit. Darüber hinaus berichteten bekommen, dass etwas wahrscheinlich bedeuten würde, die Möglichkeit zum Abrufen von anderen Quanten-Information aus dem schwarzen Loch zu opfern, die Forscher im Oktober 2015 in der Zeitschrift ArXiv Preprint.

Schwerkraft Vakuum

Die meisten Leute denken, dass nichts von schwarzen Löchern zu entkommen – kompakt, enorm dichte Himmelsobjekte wie eingestürzten Stars, deren gigantische Gravitationsfeld verhindert das Austreten von Licht und Materie. Aber es stellt sich heraus, das ist nicht ganz wahr – einige Informationen aus den Fängen eines schwarzen Lochs abgerufen werden kann.

Wenn eine Person oder auch ein Atom ein schwarzes Loch entweichen kann, glauben Physiker, dass das Universum nicht Informationen, was bedeutet zerstört, dass grundsätzlich Informationen in ein schwarzes Loch gesaugt könnte zurück ausgespuckt werden. (Diese Anforderung ergibt sich aus der Tatsache, dass die meisten Physiker glauben, dass die Gesetze der Physik anwendbar sowohl vorwärts als auch rückwärts in der Zeit sein sollte.)

In den 1970er Jahren vorhergesagt Physiker Stephen Hawking, wie dies funktionieren könnte. Da Quantenteilchen wie Wellen Verhalten, wird ihre Position als ein Wahrscheinlichkeitsbereich aller Standorte beschrieben – inklusive Positionen sowohl innerhalb als auch außerhalb des Schwarzen Lochs. Somit bleibt es möglich, aber unwahrscheinlich, für einige subatomaren Teilchen zu Quantum tunneling verwenden, um ein schwarzes Loch zu entkommen.

In diesem Fall von Quantum tunneling, Quantum Strahlung Lecks von den Rändern eines schwarzen Lochs in einem Prozess genannt "Hawking-Strahlung." Dass Strahlung gedacht wird, um unglaublich schwach werden – also dim, in der Tat, dass es nie erkannt wurde, obwohl die meisten Wissenschaftler davon überzeugt sind, es ist real. [Video: schwarze Löcher, die Krümmung der Raumzeit]

Klassik vs. Quanteninformation

Wissenschaftler wissen längst, dass klassische Information von einem schwarzen Loch schlug sein kann. Zum Beispiel wenn jemand ein Teilchen in ein schwarzes Loch zu werfen, vorher-nachher-Messungen der Masse des Schwarzen Lochs konnte verwendet werden, um das verlorene Teilchen der Masse zu berechnen – als "klassische Information", sagte Jermyn.

Aber es wird schwieriger, wenn das Datenelement ein Qubit wegen der seltsamen Art und Weise die Quantenmechanik ist arbeitet. Ein Qubit existiert in mehreren verschränkte Zustände auf einmal, aber der Akt der Messung die winzigen Teilchen Staat zwingt das Qubit "ein Staat, der dann die anderen Informationen, die sie geleistet beseitigen würde wählen".

Jermyn und seine Kollegen versucht, einem Stück der Quanteninformation ableiten – die Spin oder Drehimpuls Richtung eines Teilchens in einem schwarzen Loch geworfen. (Klassisch, ein schwarzes Loch möglicherweise einen Drehimpuls, aber in Wirklichkeit kann seinen Drehimpuls mit Quantenmechanik als eine Überlagerung von mehreren Möglichkeiten beschrieben werden.)

Teleport-Daten

Um dies zu tun, verließen sie sich auf einen Algorithmus, der Quanten-Teleportation in ein schwarzes Loch oder Hawking-Strahlung verwendet. Wenn jemand ein Teilchen in ein schwarzes Loch wirft, Hawking-Strahlung schafft zwei neue, geisterhafte Teilchen in Antwort: eines der phantom Partikel durch das schwarze Loch und der andere entweicht verbraucht wird.

Also, könnte mit Blick auf den Zustand des ausgehenden Teilchens durch die Hawking-Strahlung, Physiker theoretisch Informationen über eingehende Partikel ableiten.

"Der Trick ist, all dies zu tun, ohne zu"sehen"," sagte Jermyn Leben Wissenschaft. Wenn sie direkt den Spinzustand des ausgehenden Hawking-Strahlung zu messen, sie zwingen, einen Spin-Zustand zu wählen, und sie verlieren die Quanteninformation trägt und damit auch die Möglichkeit, die ursprünglichen Teilchen-Spin-Zustand ableiten.

Stattdessen nahm der Algorithmus eine indirekte Messung des Spins von dem schwarzen Loch, das ursprüngliche einfallende Teilchen und die Hawking-Strahlung, die auch in gefegt wurde. Der Trick? Sie messen nicht alles, was sie konnte; die Messungen nur die Forscher sagen, ob der Drehimpuls oder nicht geändert hat, aber nicht in welche Richtung, sagte Jermyn.

Diese Nonmeasurements "Sie geben einige Informationen, aber nicht so viel, dass Sie alle mechanischen Quanteninformation in ihm verlieren," sagte Jermyn Leben Wissenschaft.

Aus den Messungen, sie konnte zurück-berechnen die Drehimpuls Spin Ausrichtung des ursprünglichen Qubit, die in, fiel zeigt, wie in der Theorie, jemand Quanten-Information von einem schwarzen Loch abrufen konnten.

Praktische Anwendungen

Die praktische Anwendung der neuen Methode sind begrenzt, um es gelinde auszudrücken.

Für one, "man kann nicht versehentlich [ein Qubit] in werfen und sagen 'Hoppla' und versuchen Sie es dann wieder zurück; Sie sagte wollen es in werfen, "Jermyn. Menschen, die ihre Daten versehentlich gelöscht, durch das werfen es in ein schwarzes Loch wäre also, kein Glück, fügte er hinzu.

Ihre Methode ruft auch nur ein Qubit von Informationen, und es ist wahrscheinlich, dass nicht viel mehr abgerufen werden konnte, auch wenn der Algorithmus wurden weiterentwickelt, Jermyn hinzugefügt.

Darüber hinaus, stimmen nicht Physiker auch in der Theorie auf wie viele Daten von einem schwarzen Loch abgerufen werden konnte.

"Es ist möglich die Informationen entkommt in der gleichen Weise, dass beim Löschen einer Datei auf Ihrem Computer, technisch, die Informationen noch vorhanden ist – es ist nur verschlüsselt," Jermyn sagte. "Es ist auch möglich, dass es eine grundlegende Begrenzung auf wieviel Sie erhalten können bevor es bis zur Unkenntlichkeit verschlüsselt wird."

In jedem Fall ist das nächste schwarze Loch zu weit für Wissenschaftler den Algorithmus zu testen. Aber im Prinzip Wissenschaftler könnte schaffen winzige schwarze Loch Analoga im Labor Verwendung von unterkühlten Aggregaten der Partikel bekannt als Bose-Einstein-Kondensats. In diesem Fall würden Wissenschaftler Spannung verwenden, ähnlich wie ein schwarzes Loch erstellen eine undurchlässige "teilen". Solche Systeme, einige dieser Theorien über schwarze Löcher Sonde verwendet werden könnten, sagte Jermyn.

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