Roterande svarta hål och datorer som använder kvantmekaniska fenomen för att bearbeta information är ämnen som har fascinerat vetenskapsälskare i årtionden, men även de mest innovativa tänkarna sätter dem sällan ihop. Nu, dock, teoretisk fysiker Ovidiu Racorean från informationsteknologins allmänna riktning, Bukarest, Rumänien föreslår att kraftfulla röntgenstrålar som avges nära dessa svarta hål har egenskaper som gör dem till ideala informationsbärare för kvantberäkning. Detta arbete publicerades nyligen i Ny astronomi .

Termen 'svarta hål' är allmänt känd, men alla vet inte exakt vad de är. När stjärnor kommer till slutet av deras liv, de kan kollapsa på sig själva under sin egen vikt, blir tätare och tätare. Vissa kan kollapsa till en punkt med i princip ingen volym och oändlig densitet, med ett gravitationsfält som inte ens ljus kan fly från:detta är ett svart hål. Om stjärnan som bildar den roterar, som de flesta stjärnor gör, det svarta hålet kommer också att snurra.

Material som kommer nära ett roterande svart hål men inte faller in i det kommer att samlas i en cirkulär struktur som kallas en ackresionsskiva. Kraftfulla krafter som verkar på ackretionsskivor höjer temperaturen så att de avger röntgenstrålar, som kan fungera som bärare av kvantinformation.

Fotonerna som utgör röntgenstrålarna har två egenskaper:polarisering och orbitalt vinkelmoment. Var och en av dessa kan koda en qubit (kvantbit) information, standardinformationsenheten inom kvantberäkning. "Lab-baserade forskare använder redan stråldelare och prismor för att trassla ihop dessa egenskaper i röntgenfotoner och bearbeta kvantinformation, "säger Racorean." Det verkar nu som att rymdtidens krökning runt ett svart hål kommer att spela samma roll som denna apparat. "

Än så länge, dock, denna process är bara en förutsägelse. Det sista beviset kommer när egenskaperna hos röntgenstrålar nära snurrande svarta hål observeras, som kan hända under det kommande decenniet.

Två rymdprober med samma uppdrag kommer att lanseras runt 2022:Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) av NASA, och X-ray Imaging Polarimetry Explorer (XIPE) av European Space Agency. Dessa kommer att undersöka polariseringen av alla röntgenstrålar som finns i rymden, inklusive de som avges nära svarta hål. "Om vi ​​upptäcker att röntgenpolarisationen ändras med avståndet från det svarta hålet, med dem i den centrala regionen som är minst polariserade, vi kommer att ha observerat intrasslade tillstånd som kan bära kvantinformation, säger Racorean.

Det här ämnet kan verka esoteriskt, men det kan ha praktiska tillämpningar. "En dag, vi kanske till och med kan använda roterande svarta hål som kvantdatorer genom att skicka [röntgen] fotoner på rätt bana runt dessa spöklika astronomiska kroppar, "Racorean avslutar. Dessutom, forskare tror att simulering av ovanliga tillstånd av materia kommer att vara en viktig tidig tillämpning av kvantberäkning, och det finns få mer ovanliga materialtillstånd än de som finns i närheten av svarta hål.