Les physiciens ont théoriquement montré que, en appliquant un champ magnétique à un petit, flocon de graphène de forme irrégulière, le flocon devient un hologramme quantique d'un trou noir. Cela signifie que le flocon de graphène recrée la structure spatiale et les propriétés caractéristiques d'un trou noir, mais dans un beaucoup plus petit, système de dimension inférieure.

Les physiciens, Anffany Chen et coauteurs d'institutions au Canada, Israël, la Grande-Bretagne, et les États-Unis, ont publié un article sur l'hologramme quantique du graphène dans un récent numéro de Lettres d'examen physique .

"Nous montrons qu'un matériau plutôt omniprésent et bien étudié, le graphène, peut se comporter de manière nouvelle et passionnante dans certaines conditions, " co-auteur Marcel Franz, professeur de physique à l'Université de la Colombie-Britannique, Raconté Phys.org . "Spécifiquement, les électrons dans un flocon de graphène de taille nanométrique avec une frontière irrégulière et dans un champ magnétique appliqué pourraient réaliser le modèle dit Sachdev-Ye-Kitaev (SYK).

Comme l'expliquent les physiciens, le modèle SYK illustre un type de « dualité holographique, " dans lequel un système de dimension supérieure (ici, un trou noir dans l'espace-temps de dimension 1+1) peut être représenté par un système de dimension inférieure (dans ce cas, les électrons dans le graphène, qui occupent un espace-temps de dimension (0+1)).

Le type de dualité holographique illustré par le modèle SYK est particulièrement intéressant car il présente certaines des propriétés de signature des trous noirs, telles que l'entropie résiduelle non nulle et la propagation du chaos quantique. Cela peut également aider à répondre à des questions fondamentales sur le lien entre la mécanique quantique et la gravité.

"Le modèle SYK est d'un grand intérêt pour les physiciens d'aujourd'hui car on pense qu'il contient une description holographique d'un trou noir quantique, " a déclaré Franz. " Certains des mystères les plus énigmatiques de la physique moderne se situent à l'interface entre la relativité générale d'Einstein (une théorie décrivant l'espace-temps, gravité et trous noirs) et la mécanique quantique (théorie décrivant des phénomènes microscopiques, électrons, atomes, etc). Une meilleure compréhension du modèle SYK pourrait donc éclairer ces questions fondamentales."

Contrairement à d'autres systèmes qui ont été proposés pour démontrer le modèle SYK, la nouvelle phase quantique du graphène ne nécessite aucune technique de fabrication avancée et devrait être réalisable en utilisant la technologie existante. Les principales exigences sont que le flocon de graphène ait une frontière très irrégulière et un intérieur propre afin que les fonctions d'onde électronique aient une structure spatiale aléatoire, qui fournit les conditions nécessaires pour réaliser l'hologramme d'un trou noir.

"Nous travaillons actuellement à la compréhension des propriétés de transport du flocon de graphène dans le régime SYK, " dit Franz. " Plus généralement, nous espérons que nos résultats théoriques motiveront les expérimentateurs à étudier les flocons de graphène du type requis pour produire la physique SYK, et nous sommes prêts à fournir un soutien théorique à de tels efforts."

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