V bližini črne luknje gravitacija spreminja odčitavanja kvantnega vezja, ne pa njegovih pravil

V bližini črne luknje gravitacija spreminja odčitavanja kvantnega vezja, vendar ne spremeni njegovih temeljnih pravil, je pokazala nedavna študija, objavljena v Journal of High Energy Physics. Znanstveniki so raziskovali, kako ekstremna gravitacijska polja vplivajo na kvantne pojave z uporabo Josephsonovega stika, zelo občutljive kvantne naprave, sestavljene iz dveh superprevodnikov, ločenih z izolacijskim slojem.

Raziskovalna skupina se je osredotočila na teoretični model, ki vključuje Josephsonov spoj, postavljen na fiksni točki zunaj nevrtne črne luknje. V normalnih pogojih takšen spoj deluje pod dobro opredeljenimi kvantnimi razmerji, kjer se napetost neposredno prevaja v nihanja kvantne faze elektronskih parov.

Za reševanje teh težav so raziskovalci izdelali svojo analizo okoli merilnih invariantnih količin, s čimer so zagotovili doslednost v opisu fizikalnih procesov kljub različnim gravitacijskim vplivom.

Matematiko predstavlja faktor, označen kot alfa, ki opisuje, kako svetloba, ali v tem primeru kvantni signali, izgubijo energijo, ko plezajo iz globokega gravitacijskega vrta. Daleč od črne luknje je alfa skoraj ena, kar kaže na minimalno izkrivljanje.

Vendar pa bi oddaljeni opazovalec, ki uporablja drugačen referenčni okvir, videl rdečo premestitev teh meritev. Napetost in frekvence, ki jih zabeleži oddaljeni opazovalec, se zmanjšajo s faktorjem rdečega premestitve, ki ustreza lokaciji križišča. To merjenje vpliva na to, kako se tok in moč zaznavajo od daleč. Na primer, kritični tok, največji tok, ki ga lahko Josephsonov križišče prenese brez upora, izmerjen na veliko razdaljo, vključuje en faktor alfa. Medtem pa na moč, povezana s križiščem, ki vključuje tako tok kot napetost, vpliva alfa na kvadrat.

Te prilagoditve odražajo medsebojno delovanje med gravitacijskim potencialom in prenosom energije čez križišče. Ko je križišče globlje v gravitacijskem polju, se njegov navidezni tok in moč zmanjšajo z vidika oddaljenega opazovalca. Ta razlika je ključna, ker ločuje notranje vedenje kvantnih sistemov od opazovalnih izzivov, ki jih uvaja splošna relativnost. Študija poudarja, da načela, ki urejajo superprevodnost in kvantno interferenco, ostajajo dosledna tudi v ekstremnih okoljih. Kar se spremeni, je razlaga teh načel na podlagi lokacije opazovalca in relativističnih učinkov gravitacije.

Razumevanje, kako se kvantne naprave obnašajo v močnih gravitacijskih poljih, bi lahko informiralo prihodnje poskuse v vesoljskih observatorijih ali okoljih blizu črnih lukenj. Medtem ko je sedanja študija čisto teoretična in ni namenjena kot načrt za eksperimentalne nastavitve v bližini črne luknje, zagotavlja temelj za raziskovanje presečišča kvantne mehanike in splošne relativnosti.