Des physiciens pensent avoir trouvé comment extraire des informations d’un trou noir

Des physiciens américains pensent avoir résolu l’un des plus grands mystères des trous noirs : comment en extraire des informations.

La gravité à l’intérieur d’un trou noir est si forte que même la lumière ne peut s’en échapper, et selon la théorie, aucune donnée sur les particules quantiques qui se retrouvent à l’intérieur ne peut s’en échapper. C’est un problème pour les scientifiques, car il est impossible de prévoir l’évolution exacte du trou noir et ce qui se passe réellement à l’intérieur. De plus, la théorie de la physique quantique stipule qu’aucune information sur l’Univers ne peut être totalement perdue, alors que se passe-t-il ?

Des chercheurs de l’Institut de technologie de Californie (Caltech) pensent qu’en utilisant une stratégie similaire à la téléportation quantique, il est possible de récupérer des informations sur un bit quantique (qubit) – ce n’est pas beaucoup de données, mais c’est un début. Pour autant que suffisamment de mesures et d’observations aient été effectuées à l’avance sur le trou noir, il devrait être possible de déterminer l’état de ce qubit.

Stephen Hawking Leur article s’appuie sur la théorie du rayonnement des trous noirs, qui stipule qu’un trou noir s’évapore progressivement à mesure que sa taille diminue. Alors que l’on pensait à l’origine que ce rayonnement n’était formé que de chaleur, les scientifiques ont fini par admettre qu’il contenait également des informations sur le contenu du trou noir.

Et maintenant, cette nouvelle hypothèse suggère que chaque particule qui tombe dans un trou noir peut être mesurée par une particule liée de l’autre côté de l’horizon des événements – la limite du trou noir.

Comme l’explique Adrian Cho au magazine Science, imaginez un scénario de téléportation quantique impliquant deux particules appelées Alice et Bob. Les électrons peuvent avoir un état quantique de rotation vers le haut, vers le bas ou dans les deux sens à la fois, et Alice veut transférer l’état de son électron à Bob. Mais sans d’autres forces en jeu, c’est impossible, car dès que l’état d’une particule est mesuré, il s’effondre et ne peut être transféré.

C’est là qu’intervient l’idée d’intrication quantique : Alice et Bob ont une paire d’électrons supplémentaires “intriqués”, dont les états sont verrouillés ensemble (l’un doit tourner vers le haut et l’autre vers le bas). En projetant deux électrons non enchevêtrés sur la paire enchevêtrée que partagent Alice et Bob, l’électron de Bob change d’état et reflète donc l’état dans lequel se trouvait initialement l’électron d’Alice.

Le résultat final de toute cette physique quantique compliquée est qu’en étudiant une particule d’une manière particulière, nous devrions pouvoir obtenir des informations sur l’état d’une autre particule qui lui est liée. En capturant et en observant une paire de particules intriquées (une intérieure et une extérieure), notre amie Alice peut voir l’état de la particule intérieure transféré à la particule extérieure, proposent les scientifiques de Caltech.

Comme pour la plupart des travaux sur les trous noirs, il ne s’agit pour l’instant que d’une hypothèse – qui a fait l’objet de critiques – mais elle constitue un point de départ qui pourrait aider les chercheurs à mieux comprendre le fonctionnement des trous noirs.

“Il se pourrait que l’information soit préservée dans l’état du rayonnement de Hawking restant, bien que fortement brouillé et difficile à distinguer d’un état thermique”, écrit le chercheur principal Aidan Chatwin-Davies sur le blog Preposterous Universe. “Dans des circonstances très modestes et spéciales, vous pouvez jeter un qubit dans un trou noir et ensuite récupérer son état, et donc l’information qu’il portait.”

Les chercheurs publient leur hypothèse dans Physical Review Letters (sous presse), et l’ont également publiée en ligne sur arXiv.org.