Чёрная дыра — это место, откуда не может вырваться даже свет. Но квантовая теория говорит, что она всё же слабо светится. Это свечение называют излучением Хокинга. В космосе его не разглядеть: слишком слабое. Поэтому физики строят модели чёрных дыр из обычных материалов. Например, из цепочки квантовых спинов — крошечных магнитных стрелок, которые подчиняются законам квантового мира.
В новой работе взяли такую цепочку и резко изменили её свойства — как будто мгновенно сжали звезду в точку. Возник аналог горизонта событий: границы, за которую информация не возвращается. Затем учёные посмотрели, какое излучение испускает система. Оказалось, что оно почти как у настоящей чёрной дыры — тепловое, с характерной температурой. Но есть и отличия: спектр слегка искажён, словно свет проходит через полупрозрачное зеркало.
Чтобы понять, насколько точно модель повторяет чёрную дыру, учёные подключили к цепочке датчик — один кубит, квантовый аналог бита. В слабом режиме связи датчик чувствует только местную температуру, как термометр у поверхности. Но если связь слишком сильная, датчик «тонет» в общем шуме и перестаёт различать сигнал от горизонта. Это важный практический вывод: чтобы увидеть излучение Хокинга, нужно очень аккуратно настроить измерительный прибор.
Такие эксперименты — мост между миром квантовой механики и гравитации. Они позволяют проверить идеи, которые невозможно проверить у настоящих чёрных дыр. И, возможно, однажды помогут понять, как устроено пространство и время на самом глубоком уровне.
Температура излучения Хокинга для чёрной дыры с массой Солнца — около одной десятимиллионной доли кельвина, что намного холоднее космического фона.
В фильме «Интерстеллар» герои используют чёрную дыру для путешествия во времени, но с помощью квантовых симуляторов мы можем изучать её свойства, не покидая лаборатории.