Fyzici z Louisianskej štátnej univerzity využili techniky kvantovej teórie informácií na odhalenie mechanizmu na zosilnenie alebo „stimuláciu“ produkcie zapletenia v Hawkingovom efekte kontrolovaným spôsobom. Okrem toho títo vedci navrhujú protokol na testovanie tejto myšlienky v laboratóriu pomocou umelých horizontov udalostí. Tieto výsledky boli nedávno zverejnené v r Fyzické kontrolné listy„Kvantové aspekty stimulovaného Hawkingovho žiarenia v páre analogických bielych čiernych dier“, Ivan Agullo, Anthony J. Brady a Demetrius Kranas prezentujú tieto myšlienky a aplikujú ich na optické systémy obsahujúce analóg bielej čiernej diery.

Čierne diery patria medzi najzáhadnejšie veci v našom vesmíre, a to najmä vďaka tomu, že ich vnútorné fungovanie je skryté za úplne tajomným závojom – horizontom udalostí čiernej diery.

V roku 1974 Stephen Hawking dodal charakteru čiernych dier viac tajomstva tým, že ich raz ukázal kvantitatívne účinky Čierna diera nie je vôbec čierna, ale namiesto toho vyžaruje žiarenie, ako keby to bol horúci objekt, ktorý postupne stráca hmotu v takzvanom „Hawkingovom odparovacom procese“. Hawkingove výpočty navyše ukázali, že vyžarované žiarenie je mechanicky zapletené do útrob samotnej čiernej diery. Toto zapletenie je kvantovým podpisom Hawkingovho efektu. Tento úžasný výsledok je ťažké, ak nie nemožné, testovať na astrofyzikálnych čiernych dierach, pretože slabé Hawkingovo žiarenie bolo zatienené inými zdrojmi žiarenia vo vesmíre.

Na druhej strane v osemdesiatych rokoch a Hlavný článok od Williama Unruea Ukázal, že spontánna produkcia zapletených Hawkingových častíc sa vyskytuje v akomkoľvek systéme, ktorý môže podporovať efektívny horizont udalostí. Takéto systémy vo všeobecnosti spadajú pod zastrešenie „analógových gravitačných systémov“ a otvorili okno na testovanie Hawkingových nápadov v laboratóriu.

Vážne experimentálne výskumy analógových gravitačných systémov – vyrobených z Bose-Einsteinových kondenzátorov, nelineárnych optických vlákien alebo dokonca tečúcej vody – prebiehajú už viac ako desať rokov. Stimulované a spontánne generované Hawkingovo žiarenie bolo nedávno pozorované na niekoľkých platformách, ale meranie zapletenia sa ukázalo ako nepolapiteľné kvôli jeho slabému a krehkému charakteru.

„Ukazujeme, že osvetlením horizontu alebo horizontov s vhodne vybranými kvantovými stavmi je možné zosilniť produkciu zapletenia v Hawkingovom procese laditeľným spôsobom,“ povedal docent Ivan Agulu. „Ako príklad aplikujeme tieto myšlienky na hmatový prípad páru analógových bielych čiernych dier, ktoré zdieľajú vnútro a sú vyrábané v nelineárnom optickom materiáli.“

„Mnohé z kvantových informačných nástrojov použitých v tomto výskume pochádzali z môjho postgraduálneho výskumu s profesorom Jonathanom B Dowlingom,“ povedal Ph.D. 2021. Absolvent Anthony Brady, postdoktorandský výskumník na University of Arizona. „John bol charizmatický a svoju charizmu a charizmu zaviedol do svojej vedy, rovnako ako svoje rady. Povzbudzoval ma, aby som pracoval na rozmarných nápadoch, ako sú analógové čierne diery, a zistil, či môžem začleniť techniky z rôznych oblastí fyziky – ako sú kvantové informácie a analógová gravitácia – s cieľom vytvoriť niečo nové, alebo „pekné“, ako rád hovorieval.

„Hawkingov proces je jedným z najbohatších fyzikálnych javov spájajúcich zdanlivo nesúvisiace oblasti fyziky od kvantovej teórie po termodynamiku a relativitu,“ povedal Demetrius Kranas, postgraduálny študent na LSU. „Analógové čierne diery prišli, aby dodali efektu ďalšiu príchuť a zároveň nám poskytli vzrušujúcu možnosť otestovať to v laboratóriu. Naša podrobná numerická analýza nám umožňuje preskúmať nové vlastnosti Hawkingovho procesu a pomôcť nám lepšie pochopíme podobnosti a rozdiely medzi astrofyzikou a analógom. čierne diery. “