سیاه‌چاله‌ها و انحنای فضازمان و کاربرد آن‌ها برای رایانش کوانتومی

خرداد, ۱۳۹۷ بدون نظر نجوم و فضا

سیاه‌چاله‌ها و انحنای فضازمان و کاربرد آن‌ها برای رایانش کوانتومی

سیاه‌چاله‌ها اشعه‌ی ایکس تابش می‌کنند. این اشعه‌ی ایکس می‌تواند در رایانش کوانتومی به‌کار رود.

سیاه‌چاله‌های چرخنده و رایانه‌هایی که از پدیده‌ی مکانیک کوانتومی برای پردازش اطلاعات استفاده می‌کنند، علم‌دوستان را به هیجان می‌آورند. اما حتی مبتکرترین اندیشمندان هم آن‌ها را به ندرت کنار هم قرار می‌دادند. حال، فیزیکدان نظری، اویدیو راکورن از ریاست عمومی فناوری اطلاعات در بخارست، رومانی، بیان می‌کند که پرتوهای ایکس که از اطراف سیاه‌چاله‌ها تابش می‌شود، ویژگی‌هایی دارد که آن‌ها را برای انتقال اطلاعات در رایانش کوانتومی ایده‌آل می‌سازد. این پژوهش در New Astronomy منتشر شده است.

اصطلاح سیاه‌چاله به‌خوبی شناخته‌شده است. وقتی عمر ستارگان به پایان می‌رسد، آن‌ها زیر وزن خودشان فرو می‌پاشند و چگال‌تر و چگال‌تر می‌شوند. برخی از آن‌ها تا نقطه‌ای دچار فروپاشی می‌شوند که دیگر هیچ حجمی ندارند و چگالی بی‌نهایتی دارند. علاوه بر این، میدان گرانشی آن‌ها تا حدی زیاد است که حتی نور هم توانایی گریز از آن‌ها را ندارد. اگر ستاره‌ای که به سیاه‌چاله تبدیل می‌شود، در حال چرخش باشد، سیاه‌چاله هم خواهد چرخید.

موادی که به یک سیاهچاله‌ی در حال چرخش نزدیک می‌شوند اما درون آن سقوط نمی‌کنند؛ درون ساختاری دایره‌ای به نام دیسک تجمعی، متراکم می‌شوند. نیروهای قدرتمندی که در دیسک تجمعی حضور دارند، دمای این دیسک‌ها را به حدی بالا می‌برند که آن‌ها اشعه‌ی ایکس نشر می‌کنند و به حامل اطلاعات کوانتومی تبدیل می‌شوند.

فوتون‌هایی که اشعه‌ی ایکس را می‌سازند، دو ویژگی دارند: قطبش و تکانه‌ی زاویه‌ای مداری. هر یک از این ویژگی‌ها می‌تواند یک کیوبیت (بیت کوانتومی) از اطلاعات را رمزگذاری کند. راکورن می‌گوید:

پژوهشگرهای تجربی از شکافنده‌های پرتو و منشورها برای درهم‌تنیدگی این ویژگی‌ها در فوتون‌های اشعه‌ایکس و پردازش اطلاعات کوانتومی استفاده می‌کنند. به نظر می‌رسد که انحنای فضازمان در اطراف سیاه‌چاله، مانند این ابزار عمل می‌کند.

با این وجود، این فرایند فعلا در حد پیش‌بینی است. زمانی این نظریه اثبات خواهد شد که اشعه‌ی ایکس اطراف سیاه‌چاله‌ها مشاهده شود. این اتفاق در دهه‌ی آینده رخ خواهد داد.

دو کاوشگر فضایی با مأموریتی مشابه در سال ۲۰۲۲ پرتاب خواهند شد. ناسا کاوشگر تصویربرداری پلاریمتری اشعه ایکس (IXPE) و اسا کاوشگر پلاریمتری تصویربرداری اشعه ایکس (XIPE) را پرتاب خواهند کرد. این کاوشگرها قطبش اشعه‌ی ایکس موجود در فضا، شامل آن‌هایی که از نزدیکی سیاه‌چاله‌ها نشر می‌شوند، بررسی خواهند کرد. راکورن می‌گوید:

اگر ما دریابیم که قطبش اشعه‌ی ایکس با توجه به فاصله از سیاه‌چاله تغییر می‌کند و اشعه‌ی ایکس تابش شده از منطقه‌ی مرکزی سیاه‌چاله، کمترین تابش را داشته باشد؛ آن‌گاه می‌توان وضعیت‌های درهم‌تنیده را مشاهده کرد که حامل اطلاعات کوانتومی هستند.

این موضوع مبهم به‌ نظر می‌رسد؛ اما می‌تواند کاربردهای عملی داشته باشد. راکرون اظهار می‌کند:

روزی ما قادر خواهیم بود از سیاه‌چاله‌های چرخان به‌عنوان کامپیوترهای کوانتومی استفاده کنیم. ما فوتون‌های اشعه‌ی ایکس را در مسیرهای درست اطراف این اجرام آسمانی شبح‌وار ارسال خواهیم کرد.

علاوه بر این، دانشمندان باور دارند که شبیه‌سازی وضعیت‌های نامعلوم ماده، کاربرد اولیه‌ی رایانش کوانتومی خواهد بود.

منبع PHYS

ارسال نظر شما

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *