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摘要：20世纪70年代，著名的理论物理学家史蒂芬·霍金证明，黑洞可以在其一生中收缩。在非常长的时间尺度上，足够的能量被窃取，黑洞将蒸发，这一过程被称为霍金辐射，正如生命科学先前所报道的。迄今为止，解决这些不相容物理需求的尝试都没有成功；研究这一问题的理论家们称这种困境为黑洞信息悖论。
黑洞是引力怪物，把气体和尘埃压缩到一个微观的点上，就像巨大的宇宙垃圾压实机。现代物理学规定，在被消耗掉之后，关于这个物质的信息应该永远丢失给宇宙。但一项新的实验表明，也许有一种 ... 可以利用量子力学对黑洞的内部进行深入研究。
“在量子物理学中，信息不可能丢失，”马里兰大学帕克分校联合量子研究所（JQI）的物理研究生凯文·兰德斯曼（Kevin Land ... an）说，告诉现场科学相反，信息可以被隐藏，或者在“亚原子的，不可分割的连接的粒子之间”被搅乱。
兰德斯曼和他的合作者表明，他们可以测量在一个简化的黑洞模型中，信息被搅乱的时间和速度，提供一个潜在的窥视其他不可穿透的实体的机会。这一发现今天（3月6日）发表在《自然》杂志上，也可能有助于量子计算机的发展。[史蒂芬·霍金关于黑洞最远的观点]
黑洞是由一颗巨大的死恒星坍缩而成的超新星所形成的无限密集、无限小的物体。由于它们巨大的引力，它们吸进周围的物质，这些物质消失在所谓的视界之后，视界是任何东西，包括光，都无法逃逸的地方。20世纪70年代，著名的理论物理学家史蒂芬·霍金证明，黑洞可以在其一生中收缩。根据量子力学的定律——支配亚原子粒子在微小尺度上的行为的规则——对粒子在黑洞的视界之外自发地弹出。其中一个粒子落入黑洞，另一个则被向外推进，在这个过程中窃取了一点点能量。在非常长的时间尺度上，足够的能量被窃取，黑洞将蒸发，这一过程被称为霍金辐射，正如生命科学先前所报道的。
，但在黑洞无限密集的心脏中隐藏着一个难题。量子力学说，关于一个粒子的信息——它的质量、动量、温度等等——永远不会被破坏。相对论的规则同时指出，一个经过黑洞视界变焦的粒子与黑洞中心的无限密集挤压结合在一起，这意味着再也无法获得有关它的信息。迄今为止，解决这些不相容物理需求的尝试都没有成功；研究这一问题的理论家们称这种困境为黑洞信息悖论。
在他们的新实验中，兰德斯曼和他的同事展示了如何利用霍金辐射对中向外飞行的粒子来缓解这个问题。因为它和它臭名昭著的伙伴纠缠在一起，这意味着它的状态与其伙伴的状态密不可分，测量其中一个的属性可以提供关于另一个的重要细节。
“一个可以通过对这些传出的[粒子]进行大量的量子计算来恢复掉到黑洞中的信息，”诺曼美国加州大学伯克利分校物理学家、研究小组成员姚在一份声明中说，
黑洞内的粒子已经在量子力学上“搅乱”了它们的所有信息，也就是说，它们的信息被混乱地混合在一起，这种方式应该会使它们永远无法自拔。但是，一个纠缠的粒子在这个系统中被搅乱，就有可能将信息传递给它的伙伴。
为现实世界中的黑洞这样做是极其复杂的（而且，黑洞在物理实验室里很难找到）。因此，该小组创建了一台量子计算机，它使用纠缠量子比特（qubits）进行计算，qubits是量子计算中使用的基本信息单位。然后他们建立了一个用元素镱的三个原子核建立的e模型，它们彼此纠缠在一起。
使用另一个外部量子位，物理学家能够分辨出三粒子系统中的粒子何时变得混乱，并能够测量它们是如何变得混乱的。加州大学伯克利分校的理论物理学家拉斐尔·布索（Raphael Bousso）告诉《生活科学》（Live Science），更重要的是，他们的计算结果表明，这些粒子是相互干扰的，而不是环境中的其他粒子。他补充道：
“这是一项了不起的成就。”事实证明，区分这些事情中的哪一个实际上发生在你的量子系统上是一个非常困难的问题。
结果显示了黑洞的研究是如何导致实验能够探测量子力学中的细微差别的，布索说，这将有助于未来量子计算机制的发展。
物理学中18个最大的未解之谜那是什么？你的物理问题回答了18次量子粒子使我们震惊最初发表在《生命科学》上
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