Gravitationally Induced Entanglement Across an Event Horizon
यह शोधपत्र यह प्रदर्शित करता है कि जहाँ गुरुत्वाकर्षण मंद विभव (gravitational retarded potentials) ब्लैक होल की घटना क्षितिज (event horizon) के पार एंटैंगलमेंट के निर्माण की अनुमति देते हैं, वहीं इस अवस्था को रेडियल रूप से निकालने से सॉफ्ट-ग्रैविटन ब्रेम्सस्ट्रालुंग (soft-graviton bremsstrahlung) के माध्यम से डिकोहेरेंस उत्पन्न होता है, जबकि क्वांटम इरेज़र (quantum erasure) के माध्यम से स्पर्शरेखीय हार्वेस्टिंग (tangential harvesting) एक ज्यामितीय द्वैत प्रकट करती है जहाँ स्पेसटाइम रेडियल एंटैंगलमेंट को अपरिवर्तनीय रूप से नष्ट कर देता है लेकिन अनंत तक ट्रांसवर्स टेलीपोर्टेशन की अनुमति देता है।
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द दशकों से, भौतिकविदों ने ब्लैक होल के संबंध में एक सख्त नियम का पालन किया है: एक बार जब कोई चीज़ 'इवेंट होराइजन' (घटना क्षितिज) नामक अदृश्य सीमा को पार कर लेती है, तो वह ब्रह्मांड के बाकी हिस्से से हमेशा के लिए कट जाती है। यह सीमा एक एकतरफा दरवाजे की तरह काम करती है; कोई भी चीज़, यहाँ तक कि प्रकाश भी, वापस बाहर नहीं जा सकता। इस कारण से, वैज्ञानिकों ने माना था कि यदि दो कण इस सीमा द्वारा अलग किए गए हों, जिनमें से एक अंदर और एक बाहर हो, तो वे उस विचित्र क्वांटम तरीके से कभी भी आपस में जुड़ नहीं सकते जिसे 'एंटैंगलमेंट' (उलझाव) कहा जाता है। एंटैंगलमेंट एक ऐसा संबंध है जहाँ एक कण की अवस्था तुरंत दूसरे को प्रभावित करती है, चाहे दूरी कितनी भी हो, लेकिन इसके लिए आमतौर पर दोनों का सीधे तौर पर परस्पर क्रिया (इंटरैक्शन) करना आवश्यक होता है। चूंकि इवेंट होराइजन अंदर और बाहर के बीच किसी भी नई परस्पर क्रिया को रोकता है, इसलिए प्रचलित धारणा यह थी कि इस विभाजन के पार यह लिंक बनाना असंभव है।
हालाँकि, एक नया सैद्धांतिक अध्ययन सुझाव देता है कि यह लंबे समय से चली आ रही धारणा गलत हो सकती है। शोध एक तरीका प्रस्तावित करता है जिससे दो वस्तुओं के बीच यह क्वांटम लिंक उत्पन्न किया जा सकता है—एक जो ब्लैक होल में गिर रही है और दूसरी जो बाहर रह गई है—और इसके लिए केवल गुरुत्वाकर्षण बल का उपयोग किया जाता है। अध्ययन यह दावा नहीं करता है कि हम ब्लैक होल से जानकारी वापस भेज सकते हैं, क्योंकि इससे भौतिकी के नियम टूट जाएंगे। इसके बजाय, यह दिखाता है कि दो वस्तुओं के बीच का गुरुत्वाकर्षण खिंचाव, समय के साथ कार्य करते हुए, उनके बीच एक क्वांटम संबंध बुन सकता है, भले ही उनमें से एक 'पॉइंट ऑफ नो रिटर्न' को पार कर चुका हो। ये निष्कर्ष इस विचार पर आधारित हैं कि गुरुत्वाकर्षण एक सीमित गति से चलता है, जिसका अर्थ है कि बाहर स्थित वस्तु अभी भी अंदर वाली वस्तु के अतीत के गुरुत्वाकर्षण खिंचाव को महसूस कर रही है, इससे पहले कि उसने क्षितिज को पार किया हो।
यूनिवर्सिटी ऑफ यॉर्क के शोधकर्ताओं ने दो भारी, सूक्ष्म प्रोब (जांच उपकरणों) को शामिल करते हुए एक वैचारिक प्रयोग (थॉट एक्सपेरिमेंट) तैयार किया। एक प्रोब एक विशालकाय ब्लैक होल की ओर गिरता है, जबकि दूसरा उसके साथ ही गिरता है लेकिन इवेंट होराइजन के ठीक बाहर रहता है। दोनों प्रोबों को एक विशेष अवस्था में तैयार किया गया है जहाँ वे एक ही समय में दो स्थानों पर मौजूद होते हैं, जिसे 'स्पेशियल सुपरपोजिशन' (स्थानिक अध्यारोपण) कहा जाता है। जैसे-जैसे वे गिरते हैं, क्षितिज के भीतर वाले प्रोब का गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र बाहर वाले प्रोब के साथ परस्पर क्रिया करता है। क्योंकि गुरुत्वाकर्षण यात्रा करने में समय लेता है, इसलिए बाहर वाला प्रोब अंदर वाले प्रोब के इतिहास के गुरुत्वाकर्षण प्रभाव को महसूस करता है। यह परस्पर क्रिया एक गेट की तरह कार्य करती है, जो दोनों के बीच एक विशिष्ट क्वांटम लिंक बनाती है। अध्ययन की गणना के अनुसार, यदि ब्लैक होल उतना ही विशाल है जितना कि फिल्म 'इंटरस्टेलर' में दिखाया गया है, तो यह प्रक्रिया लगभग 0.38 पिकोसेकंड के बहुत छोटे समय अंतराल में, क्षितिज से लगभग 114 माइक्रोमीटर की दूरी पर हो सकती है।
यद्यपि सिद्धांत यह दिखाता है कि लिंक बनाया जा सकता है, लेकिन शोध एक गंभीर समस्या को भी उजागर करता है। इस कनेक्शन का उपयोग करने के लिए, बाहर वाले प्रोब को ब्लैक होल से दूर खींचना आवश्यक है। इस भारी वस्तु को रोकने और पीछे खींचने की क्रिया स्वयं अंतरिक्ष के ताने-बाने में एक हिंसक प्रतिक्रिया उत्पन्न करती है। जैसे ही वस्तु की गति कम होती है, यह गुरुत्वाकर्षण तरंगों का एक विस्फोट उत्सर्जित करती है, ठीक वैसे ही जैसे एक कार अचानक ब्रेक लगाने पर धूल उड़ा देती है। यह उत्सर्जन उस नाजुक क्वांटम लिंक को अस्त-व्यस्त कर देता है, जिससे वह सारा सूक्ष्म डेटा नष्ट हो जाता है जो वह ले जा रहा था। शोधकर्ताओं ने पाया कि सबसे मजबूत संभव लिंक के लिए भी, जानकारी प्राप्त करने की त्रुटि दर लगभग 45 प्रतिशत होगी, जो इस संबंध को व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए लगभग बेकार बना देती है। इस परिदृश्य में, ब्रह्मांड लिंक को बनने की अनुमति तो देता है, लेकिन जैसे ही आप उसे खींचने की कोशिश करते हैं, वह तुरंत उसे खराब कर देता है।
हालाँकि, एक चतुर समाधान मौजूद है जो इस विनाश से बच सकता है, लेकिन इसके लिए इसमें शामिल वस्तुओं की प्रकृति को बदलना होगा। ठोस पदार्थ के बजाय, जो इसे इतनी जल्दी रोकने के लिए आवश्यक बलों के तहत टूट जाएगा, शोधकर्ता विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों में फंसे प्रकाश के तीव्र बीमों का उपयोग करने का प्रस्ताव देते हैं। प्रकाश का उपयोग करके, टीम इस प्रयोग को इस तरह व्यवस्थित कर सकती है कि बल एक-दूसरे को पूरी तरह से संतुलित कर दें। इस सेटअप में, प्रकाश की किरणें इस तरह से चलती हैं कि वे एक पूर्ण दर्पण समरूपता (मिरर सिमेट्री) बनाती हैं, जिससे विनाशकारी गुरुत्वाकर्षण तरंगों का उत्सर्जन रुक जाता है। यह प्रक्रिया क्वांटम लिंक को सुरक्षित रखती है और इसे एक फोटॉन में स्थानांतरित कर देती है जिसे एक दूरस्थ पर्यवेक्षक को भेजा जा सकता है।
इसका परिणाम ब्लैक होल के पास स्थान और समय के व्यवहार में एक आश्चर्यजनक द्वैत (ड्यूअलिटी) को दर्शाता है। यदि आप उलझी हुई वस्तु को सीधे बाहर खींचने की कोशिश करते हैं, तो ब्रह्मांड अनिवार्य शोर (नॉइज़) के माध्यम से संबंध को खराब कर देता है। लेकिन यदि आप प्रकाश के साथ एक विशिष्ट ज्यामितीय व्यवस्था का उपयोग करते हैं, तो आप क्षितिज के एकतरफा नियम को तोड़े बिना, एंटैंगल्ड अवस्था को अनंत तक टेलीपोर्ट कर सकते हैं। अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि जबकि इवेंट होराइजन पदार्थ या जानकारी को वापस भेजने के लिए एक बाधा बना हुआ है, यह सभी प्रकार की क्वांटम अंतःक्रियाओं के खिलाफ एक पूर्ण दीवार नहीं है। ब्रह्मांड संबंध को जन्म लेने की अनुमति देता है, लेकिन उसे प्राप्त करने के लिए एक भारी कीमत मांगता है, जब तक कि आप क्षरण से बचने के लिए प्रकाश की सटीक समरूपता का उपयोग न करें। यह कार्य इस गहरे विश्वास को चुनौती देता है कि इवेंट होराइजन सभी प्रकार के क्वांटम इंटरैक्शन के विरुद्ध एक पूर्ण दीवार है, और यह सुझाव देता है कि गुरुत्वाकर्षण इस विभाजन को पाट सकता है, भले ही वह पुल अत्यंत नाजुक और पार करने में कठिन हो।
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