解开神秘谜团：Syk模型展示石墨烯片中黑洞的全息图像

石墨烯片状材料在施加磁场后的示意图，形成与（1＋1）维时空中黑洞相当的（0＋1）维系统。来源：Chen等，2018美国物理学会

物理学家通过理论表明，将磁场施加到一个形状不规则的石墨烯薄片上，薄片就变成了黑洞的量子全息图。这意味着在更小、更低维度的系统中，石墨烯薄片再现了黑洞的空间结构和特征性质。

物理学家Anffany Chen和来自加拿大、以色列、英国和美国的合著者发表了一篇关于石墨烯量子全息图的论文，收录在最近一期的《物理评论快报》中。

“我们表明，石墨烯可以在某些条件下以新颖令人兴奋的方式表现，”英属哥伦比亚大学物理学教授coauthor Marcel Franz这么说。具体而言，石墨烯的纳米尺度薄片中的电子具有不规则的边界，在施加磁场中可以实现所谓的Sachdev Ye Kitaev（Syk）模型。

正如物理学家所解释的，Syk模型说明了一种“全息二元性”，其中一个高维系统（这里是（1＋1）维时空中的黑洞）可以用一个低维系统来表示（在这种情况下，石墨烯中的电子占据一个（0＋1）维时空）。

由Syk模型展示的全息二元性的类型非常有趣，因为它表现出一些黑洞的特性，例如非零剩余熵和量子混沌传播。这也有助于回答量子力学与引力之间联系的基本问题。

“Syk模型是当今物理学家非常感兴趣模型，因为它包含了一个量子黑洞的全息描述，” Franz说。现代物理学中最神秘的谜团莫过于爱因斯坦的广义相对论（一种描述时空、重力和黑洞的理论）和量子力学（描述微观现象、电子、原子等的理论）之间的联系。因此，更好地理解Syk模型可以揭示这些基本问题。

与已经提出的用于证明Syk模型的其他系统不同，石墨烯的新量子相不需要任何先进的制造技术，使用现有技术就可以实现。石墨烯片具有高度不规则的边界和干净的内部，这使得电子波函数具有随机的空间结构，这为实现黑洞的全息图提供了必要的条件。

Franz说：“我们目前正在研究Syk体系中石墨烯片状物的输运性质。”更一般地说，我们希望我们的理论结果将促使实验学家研究产生Syk物理学所需的石墨烯片状物，并且我们准备为此提供理论支持。

文章来自phys网站，原文题目为Holographic image of a black hole proposed in a graphene flake，由材料科技在线汇总整理。