Buchi neri rotanti e computer che utilizzano fenomeni quantomeccanici per elaborare le informazioni sono argomenti che affascinano da decenni gli amanti della scienza, ma anche i pensatori più innovativi raramente li mettono insieme. Ora, però, fisico teorico Ovidiu Racorean della Direzione Generale delle Tecnologie dell'Informazione, Bucarest, La Romania suggerisce che i potenti raggi X emessi vicino a questi buchi neri hanno proprietà che li rendono portatori di informazioni ideali per l'informatica quantistica. Questo lavoro è stato recentemente pubblicato in Nuova astronomia .

Il termine "buchi neri" è ampiamente noto, ma non tutti sanno esattamente cosa sono. Quando le stelle giungono alla fine della loro vita, possono crollare su se stessi sotto il loro stesso peso, diventando sempre più denso. Alcuni possono collassare in un punto sostanzialmente privo di volume e densità infinita, con un campo gravitazionale dal quale nemmeno la luce può sfuggire:questo è un buco nero. Se la stella che la forma ruota, come fanno la maggior parte delle stelle, anche il buco nero girerà.

Il materiale che si avvicina a un buco nero rotante ma non vi cade si aggregherà in una struttura circolare nota come disco di accrescimento. Potenti forze che agiscono sui dischi di accrescimento aumentano la loro temperatura in modo che emettano raggi X, che possono fungere da portatori di informazioni quantistiche.

I fotoni che compongono i raggi X hanno due proprietà:polarizzazione e momento angolare orbitale. Ognuno di questi può codificare un qubit (bit quantistico) di informazioni, l'unità di informazione standard nell'informatica quantistica. "I ricercatori del laboratorio utilizzano già divisori di fascio e prismi per impigliare queste proprietà nei fotoni a raggi X ed elaborare le informazioni quantistiche, "dice Racorean. "Ora sembra che la curvatura dello spaziotempo attorno a un buco nero svolgerà lo stesso ruolo di questo apparato".

Finora, però, questo processo è solo una previsione. La prova finale arriverà quando si osserveranno le proprietà dei raggi X vicino ai buchi neri rotanti, che potrebbe accadere nel prossimo decennio.

Due sonde spaziali con la stessa missione verranno lanciate intorno al 2022:l'Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) della NASA, e l'X-ray Imaging Polarimetry Explorer (XIPE) dell'Agenzia spaziale europea. Questi studieranno la polarizzazione di tutti i raggi X trovati nello spazio, compresi quelli emessi vicino ai buchi neri. "Se scopriamo che la polarizzazione dei raggi X cambia con la distanza dal buco nero, con quelli nella regione centrale meno polarizzati, avremo osservato stati entangled che possono trasportare informazioni quantistiche, "dice Racorean.

Questo argomento può sembrare esoterico, ma potrebbe avere applicazioni pratiche. "Un giorno, potremmo persino essere in grado di utilizzare i buchi neri rotanti come computer quantistici inviando fotoni [a raggi X] sulla giusta traiettoria attorno a questi corpi astronomici spettrali, " conclude Racorean. Inoltre, gli scienziati ritengono che la simulazione di stati insoliti della materia sarà un'importante prima applicazione del calcolo quantistico, e ci sono pochi stati della materia più insoliti di quelli che si trovano nelle vicinanze dei buchi neri.