Les trous noirs en rotation et les ordinateurs qui utilisent des phénomènes de mécanique quantique pour traiter l'information sont des sujets qui fascinent les amateurs de science depuis des décennies, mais même les penseurs les plus novateurs les rassemblent rarement. Maintenant, cependant, le physicien théoricien Ovidiu Racorean de la Direction générale des technologies de l'information, Bucarest, La Roumanie suggère que les puissants rayons X émis à proximité de ces trous noirs ont des propriétés qui en font des supports d'informations idéaux pour l'informatique quantique. Ce travail a été récemment publié dans Nouvelle astronomie .

Le terme "trous noirs" est largement connu, mais tout le monde ne sait pas exactement ce qu'ils sont. Quand les étoiles arrivent à la fin de leur vie, ils peuvent s'effondrer sur eux-mêmes sous leur propre poids, devenant de plus en plus dense. Certains peuvent s'effondrer en un point pratiquement sans volume et avec une densité infinie, avec un champ gravitationnel dont même la lumière ne peut s'échapper :c'est un trou noir. Si l'étoile qui la forme tourne, comme le font la plupart des stars, le trou noir tournera également.

Le matériau qui s'approche d'un trou noir en rotation mais n'y tombe pas s'agrègera en une structure circulaire connue sous le nom de disque d'accrétion. Des forces puissantes agissant sur les disques d'accrétion élèvent leur température de sorte qu'ils émettent des rayons X, qui peuvent agir comme porteurs d'informations quantiques.

Les photons qui composent les rayons X ont deux propriétés :la polarisation et le moment angulaire orbital. Chacun d'eux peut coder un qubit (bit quantique) d'information, l'unité d'information standard en informatique quantique. "Les chercheurs en laboratoire utilisent déjà des séparateurs de faisceaux et des prismes pour enchevêtrer ces propriétés dans les photons de rayons X et traiter l'information quantique, " dit Racorean. " Il semble maintenant que la courbure de l'espace-temps autour d'un trou noir jouera le même rôle que cet appareil. "

Jusqu'ici, cependant, ce processus n'est qu'une prédiction. La preuve finale viendra lorsque les propriétés des rayons X à proximité des trous noirs en rotation seront observées, ce qui pourrait arriver au cours de la prochaine décennie.

Deux sondes spatiales ayant la même mission seront lancées vers 2022 :l'Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) de la NASA, et le X-ray Imaging Polarimetry Explorer (XIPE) de l'Agence spatiale européenne. Ceux-ci étudieront la polarisation de tous les rayons X trouvés dans l'espace, y compris ceux émis à proximité des trous noirs. "Si nous constatons que la polarisation des rayons X change avec la distance du trou noir, ceux de la région centrale étant les moins polarisés, nous aurons observé des états intriqués pouvant véhiculer des informations quantiques, " dit Racorean.

Ce sujet peut sembler ésotérique, mais cela pourrait avoir des applications pratiques. "Un jour, nous pourrions même utiliser des trous noirs en rotation comme ordinateurs quantiques en envoyant des photons [à rayons X] sur la bonne trajectoire autour de ces corps astronomiques fantomatiques, " conclut Racorean. De plus, les scientifiques pensent que la simulation d'états inhabituels de la matière sera une application précoce importante de l'informatique quantique, et il y a peu d'états plus inhabituels de la matière que ceux trouvés à proximité des trous noirs.