物理学的基本力支配着构成宇宙的物质，但这些力究竟是如何协同工作的，仍未完全了解。霍金辐射是黑洞向外发射的微弱粒子，它的存在表明广义相对论和量子力学必须合作。但由于宇宙的背景噪声，直接观察黑洞的霍金辐射几乎是不可能的，那么研究人员如何研究它以更好地理解力如何相互作用并整合成“万有理论”呢？

据广岛大学高等科学与工程研究生院博士生Haruna Katayama的介绍，由于研究人员无法观测到霍金辐射，因此必须将霍金辐射带给研究人员。她提出了一种充当黑洞激光器的量子电路，这提供了一个实验室工作台的黑洞等效物，它比以前提出的版本更具有优势。该提案于9月27日发表在《科学报告》上。

Katayama说：“在这项研究中，我们设计了一种量子电路激光理论，使用模拟黑洞和白洞作为谐振器。”

白洞是黑洞的理论伙伴，它发出光和物质，与黑洞消耗的光和物质相等。在提议的电路中，一种超材料被设计成允许超光速运动，可跨越视界间的空间，霍金辐射在其附近发射。

Katayama说：“在普通电路建立的普通介质中，超光速的特性是不可能的。超材料元素使霍金辐射在视界间来回传播成为可能，约瑟夫森效应描述了无电压传播的连续电流，它在通过视界模式转换放大霍金辐射方面发挥着重要的作用，能模拟白洞和黑洞之间的行为。”

Katayama的提议建立在先前提议的光学黑洞激光器的基础上，通过引入允许超光速的超材料并利用约瑟夫森效应来放大霍金辐射。由此产生的量子电路会产生一个孤子，这是一种局部的、自增强的波形，可以保持速度和形状，直到外部因素使系统崩溃。

“与之前提出的黑洞激光器不同，我们的版本在单个孤子内形成了一个黑洞/白洞腔，霍金辐射在孤子之外发射，因此我们可以对其进行评估”，Katayama说。

霍金辐射是作为纠缠粒子对产生的，一个在视界内，一个在视界外。根据Katayama的说法，可观察到的纠缠粒子带有其伙伴粒子的影子。因此，两个粒子之间的量子相关性可以通过数学方法确定，而无需同时观察两个粒子。“这种纠缠的探测对于霍金辐射的确认是必不可少的”，Katayama说。

然而，她也警告说，由于提议系统中光的正常色散，实验室霍金辐射与真正的黑洞霍金辐射不同。光的成分向一个方向分裂，就像彩虹一样。如果可以控制组件使某些组件可以反转和反弹，那么在实验室制造产生的霍金辐射将反映与真正黑洞霍金辐射相同的正频率。她现在正在研究如何整合异常色散以获得更具可比性的结果。

Katayama表示，在未来，他们希望使用霍金辐射开发不同时空之间的量子通信系统，并指出该系统的可扩展性和可控性是开发量子技术的优势所在。（编译:Qtech）