科學家們越來越接近能夠發現霍金輻射 —— 這種難以捉摸的熱輻射被認為是由黑洞的事件視界產生的。只是，理解這種輻射的概念很棘手，更不用說找到它了。

一項新的研究建議，創建一種特殊的量子電路來充當“黑洞激光器”，從本質上模擬黑洞的某些特性。與之前的研究一樣，這個想法是，專家們可以觀察和研究霍金輻射，而無需實際觀察任何真正的黑洞。

黑洞激光示意圖

實際上，基本原理比較簡單。黑洞是扭曲時空的物體，甚至連光波都無法逃脫。將時空換成其他一些物質（例如水）并使其流動得足夠快，這樣通過的波就會慢得無法逃逸，這樣你就得到了一個相當基本的模型。

許多例子還包括一個“白洞”等價物 —— 一種向后的黑洞，波只能逃逸，但不能進入。

在最新的設計嘗試中，研究人員建議使用一種具有自然界中沒有的結構材料，這種材料經過精心設計，使其內部的粒子移動速度比光通過的速度更快。

上圖：黑洞激光器的圖示

主持這項研究的日本廣島大學的物理學家Haruna Katayama表示：“超材料元素使霍金輻射在視界之間來回傳播成為可能。”

新設計的目的是將霍金輻射放大到足以被測量的程度，為了實現這一點，Haruna Katayama還使用了所謂的約瑟夫森效應 —— 一種不需要任何電壓的連續電流流動的現象。

在超材料的使用和約瑟夫森效應的幫助下，這一提議有望超越以往的嘗試，即在理論上解釋“黑洞激光器”可能是什么樣子，即使實際組裝一個黑洞激光器還有待完成。

研究表明，這樣的電路可能會產生所謂的孤子 —— 一種局部的、自我增強的波形，能夠保持其速度和形狀，直到系統被外部因素破壞。

物理學家Haruna Katayama解釋道：“與之前提出的黑洞激光器不同，我們的版本在單個孤子內形成了一個黑洞/白洞腔，霍金輻射在孤子之外發射，因此我們可以對其進行評估。”

最終，該系統將允許以數學方式測量兩個粒子（一個在事件視界內，一個在事件視界外）之間的量子相關性，而無需同時觀察它們。

這就是霍金輻射被認為是如何產生的，作為糾纏粒子對。它的發現，將使我們更接近一個統一的循環理論，將量子力學和廣義相對論聯系在一起。

當然，要使這種黑洞激光器成為現實，仍然存在挑戰。但如果科學家能夠正確地配置它，它不僅使我們能夠觀察霍金輻射，也可能給我們提供控制它的工具，開辟一系列新的可能性。

物理學家Haruna Katayama還表示：“在未來，我們希望開發這個系統，利用霍金輻射在不同的時空之間進行量子通信。”