Τι είναι μέσα σε μια μαύρη τρύπα; Ο φυσικός χρησιμοποιεί κβαντική υπολογιστική, μηχανική μάθηση για να μάθετε

Μια ομάδα φυσικών, συμπεριλαμβανομένου ενός από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Berkeley, χρησιμοποίησε την κβαντική πληροφορική και τη μηχανική μάθηση για να προσομοιώσει το εσωτερικό μιας μαύρης τρύπα και να μελετήσει τη συμπεριφορά της ύλης υπό ακραίες συνθήκες.

Οι μαύρες τρύπες είναι περιοχές του χωροχρόνου με τέτοιες ισχυρές βαρυτικές δυνάμεις που τίποτα, ούτε καν ελαφρύ, μπορεί να ξεφύγει από μια ορισμένη απόσταση, που ονομάζεται ορίζοντας του γεγονότος. Αυτό καθιστά δύσκολη τη μελέτη του εσωτερικού των μαύρων οπών χρησιμοποιώντας παραδοσιακές μεθόδους.

Ωστόσο, οι ερευνητές μπόρεσαν να χρησιμοποιήσουν έναν κβαντικό υπολογιστή για να προσομοιώσουν το βαρυτικό πεδίο μιας μαύρης τρύπας και στη συνέχεια να χρησιμοποιήσουν τη μηχανική μάθηση για να αναλύσουν τη συμπεριφορά της ύλης σε αυτόν τον τομέα. Αυτό τους επέτρεψε να αποκτήσουν νέες γνώσεις στις ιδιότητες των μαύρων οπών και στη φύση της βαρύτητας.

Η ερευνητική ομάδα, η οποία περιελάμβανε φυσικούς από την Google, την Caltech και το Πανεπιστήμιο του Maryland, δημοσίευσε τα ευρήματά τους στο περιοδικό Nature.

Η μελέτη χρησιμοποίησε έναν κβαντικό υπολογιστή για να προσομοιώσει μια δισδιάστατη μαύρη οπή, η οποία είναι ένα απλοποιημένο μοντέλο μιας πραγματικής μαύρης τρύπα. Ο κβαντικός υπολογιστής ήταν σε θέση να προσομοιώσει το βαρυτικό πεδίο της μαύρης τρύπας και τη συμπεριφορά της ύλης σε αυτόν τον τομέα.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν έπειτα τη μηχανική μάθηση για να αναλύσουν τα δεδομένα από την προσομοίωση του κβαντικού υπολογιστή. Αυτό τους επέτρεψε να εντοπίσουν τα βασικά χαρακτηριστικά του εσωτερικού της μαύρης τρύπας, όπως ο ορίζοντας συμβάντος και η ιδιαιτερότητα.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι η συμπεριφορά της ύλης στο εσωτερικό της μαύρης τρύπας ήταν διαφορετική από αυτό που προβλέπεται από την κλασσική φυσική. Για παράδειγμα, διαπίστωσαν ότι το θέμα θα μπορούσε να σηλοφθεί μέσω του ορίζοντα συμβάντος και να ξεφύγουν από τη μαύρη τρύπα.

Αυτή η έρευνα παρέχει νέες ιδέες για τις ιδιότητες των μαύρων οπών και τη φύση της βαρύτητας. Επιδεικνύει επίσης τη δυνατότητα χρήσης της κβαντικής πληροφορικής και της μηχανικής μάθησης για τη μελέτη σύνθετων φυσικών συστημάτων.

Οι ερευνητές σχεδιάζουν να συνεχίσουν τη δουλειά τους χρησιμοποιώντας κβαντική πληροφορική και μηχανική μάθηση για να μελετήσουν μαύρες τρύπες και άλλα σύνθετα φυσικά συστήματα. Ελπίζουν ότι η έρευνά τους θα οδηγήσει σε καλύτερη κατανόηση του σύμπαντος και των θεμελιωδών νόμων της φυσικής.