دانشمندان پیشنهاد کردهاند درک ابعاد دیگر جهان و آنچه درون سیاهچاله روی میدهد، ممکن است توسط رایانش کوانتومی روی ذرههای اطراف سیاهچاله امکانپذیر باشد. رایانش کوانتومی بخشی از پژوهشهای علمی هستند که بر روی توسعه رایانههایی بر مبنای نظریه کوانتوم متمرکز شدهاند. نظریه کوانتوم، طبیعت و رفتار انرژی و ماده را در سطح کوانتومی (اتمی و زیراتمی) مورد بررسی قرار میدهد.
فعالیت سیاهچالهها بر پایه نظریه نسبیت عام اینشتین است که جهان را در مقیاسهای بزرگ توصیف میکند. از طرف دیگر ذرههای ریز بیرون سیاهچاله بر اساس قوانین مدل استاندارد فیزیک ذرهها فعالیت دارند که جهان را در ریزترین مقیاس مورد بررسی قرار میدهد. بین این دو سامانه همپوشانی اندک و اختلاف زیادی وجود دارد. انریکو رینالدی (Enrico Rinaldi)، محقق دانشگاه میشیگان (University of Michigan) آمریکا، میگوید: «ارتباط این دو نظریه متفاوت یک مسئله قدیمی در فیزیک است و پژوهشگران از قرن گذشته سعی در حل آن داشتهاند.»
یک فرضیه که احتمالا این دو نظریه را به هم مرتبط میکند دوگانگی هولوگرافیک (Holographic Duality) است. بر اساس این فرضیه، حرکت ذرهها در صفحه دو بعدی بالای سیاهچاله، تقریبا مانند یک طرح هولوگرافیک نمایانگر حرکتهای سهبعدی سیاهچاله است؛ دوگانگی هولوگرافیک حتی میتواند فراتر از سه بعد باشد. برخی از دانشمندان معتقدند جهان میتواند یک هولوگرام و در حقیقت تصویری از چیزی با ابعاد بیشتر باشد.
برای تصور این موضوع، اثر سیاهچاله را در نظر بگیرید که فضا-زمان را به دلیل جرم بسیار زیادش دچار اعوجاج میکند. گرانش سیاهچاله که بهصورت سه بعدی وجود دارد، به ذرههای بالای آن در دو بعد متصل میشود. بدین ترتیب دوگانگی هولوگرافیک در حقیقت یک حدس ریاضی است که نظریههای ذرهها و برهمکنش آنها را با نظریه گرانش مرتبط میکند. این حدس نشان میدهد که نظریه گرانش و نظریه ذرهها از نظر ریاضی معادل هم هستند و آنچه از دید ریاضی در گرانش روی میدهد، در نظریه ذرهها هم اتفاق میافتد و برعکس.
پژوهشگران برای آزمایش این موضوع، ابتدا از یک رایانه کوانتومی برای شبیهسازی ذرههایی که نمایانگر یک سیاهچاله هستند، استفاده میکنند و سپس از یادگیری ماشین (Machine Learning) برای تجزیهوتحلیل شیوه برهمکنش ذرهها با یکدیگر بهره میبرند. محققان امیدوارند که این فرآیند به آنها بینشی درباره نحوه عملکرد ذرهها و سیاهچاله ارائه دهد.