Uma equipe de físicos teóricos propôs uma maneira de simular buracos negros em um chip eletrônico. Adicionalmente, a tecnologia usada para criar esses buracos negros feitos em laboratório pode ser útil para tecnologias quânticas. Os pesquisadores da Universidade do Chile, Cedenna, TU Eindhoven, Universidade de Utrecht, e o FOM publicará seus resultados em Cartas de revisão física em 1 de fevereiro de 2017.

Os buracos negros são objetos astronômicos tão densos que nada - nem mesmo a luz - pode escapar de sua atração gravitacional, uma vez que passa por um ponto sem retorno chamado horizonte de eventos. Os pesquisadores descobriram como tornar esses pontos sem retorno para as ondas de spin, flutuações que se propagam em materiais magnéticos, usando o comportamento dessas ondas quando interagem com as correntes elétricas.

Ondas giratórias

Os materiais magnéticos possuem pólos norte e sul. Se perturbado, os pólos norte e sul movem-se de uma posição no material para outra em forma de onda. Essa onda é chamada de onda de spin. Quando uma corrente elétrica percorre o material, os elétrons arrastam essas ondas. Ao passar tal corrente por um fio que é grosso em uma extremidade e fino na outra, os elétrons fluem mais rápido na extremidade mais fina, assim como a água flui mais rápido através de uma mangueira estreita. O fluxo de elétrons na ponta fina do fio pode ser tão rápido que as ondas de spin arrastadas não podem mais fluir na direção oposta. O ponto em que isso acontece ao longo do fio é um ponto sem retorno para as ondas de spin, análogo a um horizonte de eventos de buraco negro.

Radiação Hawking

Perto de buracos negros astronômicos, a gravitação é tão forte que causa um horizonte de eventos para qualquer tipo de partícula. Mesmo os fótons não podem escapar de um buraco negro depois de passarem por seu horizonte. Em 1974, Stephen Hawking descobriu que os buracos negros não são completamente negros, mas emitem radiação. A grosso modo, efeitos sutis da mecânica quântica fazem com que pares de partículas e antipartículas apareçam e desapareçam continuamente. Se isso acontecer perto do horizonte de um buraco negro, uma das partículas do par às vezes é engolida pelo buraco negro, deixando a outra partícula escapar e se irradiar. A chamada radiação Hawking é quase impossível de observar no espaço sideral. Contudo, a possibilidade de simular o buraco negro em um chip eletrônico torna possível estudar esse efeito de uma forma muito mais simples, observando a radiação Hawking de ondas de spin.

Emaranhamento quântico, computadores quânticos, e pesquisas futuras

As partículas nos pares que causam a radiação Hawking são mecanicamente emaranhadas quânticas, o que significa que suas propriedades estão tão intimamente ligadas que não podem ser descritas pela física clássica. O emaranhamento é um dos principais ingredientes das tecnologias quânticas, como os computadores quânticos. Uma das direções que os pesquisadores estão investigando agora é como fazer dispositivos que usam esse emaranhamento e podem servir como blocos de construção para aplicações baseadas no emaranhamento quântico de ondas de spin.