震惊！科学家正用量子在探测黑洞

黑洞就像加州旅馆：你来了就永远不会离开（小编：这来比喻自于上世纪80年代的一个叫eagles乐队的一首歌《加州旅馆》，歌中描述了一个来了就不愿意走的旅馆）。任何进入黑洞的物质都可能已经从现实中消失了，这对量子力学来说是一个挑战，因为量子力学认为物质的基本信息是永远不会被破坏。现在，一个物理学家团队认为他们已经找到了如何在黑洞内重建物质的基本信息，这可能会解决这个问题。要做到这一点，他们正在使用一种称为量子纠缠的奇异现象。

震惊！科学家正用量子在探测黑洞

当一个巨大的物体（如恒星的核心）自身坍缩得更小，直到所有的物质凝聚成非常非常小的点时，就会产生黑洞。因为爱因斯坦的理论认为物体越大，它就越能扭曲时空，会施加更大的引力。一个体积非常小但质量非常大的物体会使引力变得大到足以吸入周边的一切物体，除非你能比光速更快，否则无法从中逃脱。但目前为止没有物体的速度能够超过光速，所以也没有什么可以逃脱黑洞。一旦有什么东西落入黑洞，它就会无法识别。曾经的分子，原子和基本粒子现在都是无名的东西，就像一堆失去行李标签的航空行李箱。这也就是说，被吸入黑洞内的物质的信息被破坏了。正如我们说得，物质的信息是不能被破坏，这违背了宇宙的规则。这种困境就是众所周知的黑洞信息悖论。

震惊！科学家正用量子在探测黑洞

上图：Bob和Alice是一对儿粒子，Alice不幸掉进了黑洞，而Bob获得了霍金射线的帮助成功逃脱了黑洞

1975年，斯蒂芬霍金发现了一些关于黑洞的新事物：它们会发出辐射（小编：著名的“霍金射线”）。具体而言，黑洞中的量子会像潮水般涨涨落落，导致成对的粒子被排放出来，然后分道扬镳：一个粒子落入黑洞，另一个却获得了一些未知的额外的能量向外推进。随着越来越多的粒子捕获越来越多的能量，黑洞在一个相当长的时间尺度上慢慢蒸发，甚至比宇宙的时间更长。（小编备注：所谓黑洞蒸发，也就是黑洞其实并没有强大到让所有的粒子来了就走不了，粒子会慢慢逃离黑洞，这就叫黑洞蒸发。）

有人认为这是黑洞信息悖论的解决方案：等待黑洞蒸发，并且可以检索物质的信息。但根据早些时候发表的一篇论文，更快的解决方案可能在于那些成对的粒子。成对的粒子中离开的那个粒子可能会告诉我们一些关于落入黑洞的那个粒子一些信息。

震惊！科学家正用量子在探测黑洞

两个量子，无论它们是黑洞边缘的光子还是构成量子计算机中基本单元的qbits，都可以共享一种特殊的关系，称为量子纠缠（小编备注：读到这里估计大部分的读者都一头雾水，简单的讲，粒子和粒子之间是有关系的，即使分开了，也被打上了某种烙印）。测量到其中一个量子的状态，就会立即告诉你另一个的量子的状态，无论其距离如何！这种现象就是量子计算机可以执行如此强大计算的一种方式，科学家们还在纠缠于将信息从一个位置“传送”到另一个位置。该团队认为他们可以做同样的事情来发现有关黑洞内部信息的信息。

黑洞不会在实验室中，所以所有的研究都是由研究团队使用的量子计算机，以及使用纠缠的qbits进行模拟计算。他们将三个原子相互缠绕在一起（也就是他们的临时“黑洞”）并在（他们的霍金辐射粒子）中投下纠缠的qbit。结果？他们成功地测量了黑洞中的原子何时以及在多大程度上被摧毁。

震惊！科学家正用量子在探测黑洞

当然，我们不会在短时间内探测黑洞的内容，但研究人员认为其他人可以使用这种技术来诊断量子计算机的问题。无论真正的黑洞是否是非常好的扰乱者，该研究的共同作者Chris Monroe说：“在实验室中研究量子加扰可以为量子计算或量子模拟的未来发展提供有用的见解。“

--上述文章是小编根据Ashley Hamer的原文改写的，欢迎读者进一步探讨交流！