2018年 | プレスリリース?研究成果
ブラックホールにおける量子もつれが既知の"限界"より强い可能性を明らかに ホーキング博士の议论の穴を発见
东北大学大学院理学研究科の堀田昌寛助教、山口幸司（博士课程前期2年）は、名古屋大学理学研究科の南部保贞准教授と共同で、ブラックホールから辐射が出る过程を模倣した量子ビット模型を提案し、その性质の理论的研究を通して、ブラックホールがこれまで考えられていた"限界"よりも强い量子的なもつれを共有できる可能性を见出しました。
ブラックホールは现代物理学の课题のひとつである量子重力理论の完成に向けて重要となることが强く期待される研究対象のひとつです。ホーキング博士によって导入されたベッケンシュタイン?ホーキングエントロピーはブラックホールの热的なエントロピーであるとこれまで考えられており、それが量子もつれの强さの上限を与えると信じられてきました。堀田助教らは量子ビット模型を用いてこの议论の不十分な点を见出し、これまでの理论的予想が、ある种のブラックホールに対しては成り立たない可能性を指摘しました。この量子ビット模型はブラックホールの热的な性质を再现するものになっており、そこでは零エネルギーの辐射（注１）が重要な役割を果たします。この零エネルギーの辐射が量子もつれを共有できることから、ブラックホールが极めて高温な防火壁で覆われているという仮説が论理的必然でないことを明らかにしました。
本研究の成果は、米国物理学会誌Physical Review Lettersに2018年5月４日（米国東部時間）オンライン版に公開されました。
図１：ブラックホールから辐射が出る过程を模倣する量子ビット模型の模式図。図中の球はそれぞれ量子ビットを表し、色の违いはエネルギーの违いを表す。高いエネルギーにある量子ビット（オレンジ色）はエネルギーを外に放出することで零エネルギーの状态（青色）になる。零エネルギーの量子ビットは零エネルギーの辐射に崩壊していく。后者の过程が十分多く起こるとき、高いエネルギーにある量子ビットの割合が大きくなっていくため、エネルギーが外に持ち出されるにもかかわらず量子ビット系の温度は高くなっていく。
図２：ブラックホールが辐射を出しながら消失していく过程の模式図。ブラックホールはホーキング辐射を放出しながらエネルギーを失い収缩していく。近年の研究から、零エネルギーの辐射も同时に放出されるだろうと予想されている。
【注１】零エネルギーの辐射
エネルギーを持たない辐射のこと。重力を记述する理论（一般相対论）が持つ、一般座标変换対称性の一部である超时间推进対称性から导かれる辐射（保存カレント）はソフトヘアと呼ばれるエネルギーを持たない辐射であり、ブラックホールが消失する过程においてこのソフトヘアが重要である可能性が议论されている。
问い合わせ先
＜研究に関すること＞
东北大学大学院理学研究科物理学専攻
助教 堀田 昌寛（ほった まさひろ）
电话：022?795?6427
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＜报道に関すること＞
东北大学大学院理学研究科
特任助教 高桥 亮（たかはし りょう）
电话：022?795?5572、022-795-6708
贰-尘补颈濒：蝉肠颈-辫谤*尘补颈濒.蝉肠颈.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）