Пятьдесят лет назад сэр Роджер Пенроуз выдвинул безумную идею: что, если можно вытянуть энергию из вращающейся черной дыры? Его план включал частицу, входящую в эргосферу черной дыры (область, где пространство-время увлекается за вращением), разделяющуюся на две части, одна из которых вылетает с большей энергией, чем имела изначально. Яков Зельдович позже предположил, что волны могут проделать подобный трюк, если отразятся от чего-то, вращающегося достаточно быстро.

Теперь исследователи из Центра передовых научных исследований CUNY действительно построили устройство, которое это делает — без всей этой «скорости, близкой к световой». В статье в Nature команда создала радиочастотное устройство, которое никогда не вращается физически, но заставляет электромагнитные волны думать, что они попали в космический блендер. Быстро изменяя свойства кольца электронных резонаторов в тщательно рассчитанной последовательности, они создали синтетическое вращение, которое эффективно вращается быстрее света. Спойлер: да, в лаборатории это разрешено.

«Наш подход открывает новый метод взаимодействия волн с веществом, при котором волны с избранными вращательными свойствами извлекают энергию из синтетического вращения, созданного во времени, что приводит к форме широкополосного селективного усиления», — сказал главный исследователь Андреа Алу, который явно заслужил свое профессорство Эйнштейна.

Ведущий автор Хадисе Насари назвала эксперимент триумфом превращения теории в практику, добавив, что платформа может помочь исследовать всё: от астрофизики до квантовой науки. Соавтор Хади Мусса объяснил, что волны с правильными вращательными характеристиками с удовольствием высасывали энергию из системы, воссоздавая процесс Пенроуза-Зельдовича в миниатюре.

Помимо физики черных дыр, исследователи считают, что это синтетическое вращение может привести к прорывам в беспроводной связи, оптике и квантовых технологиях — как только они поймут, как превратить лабораторный демонстратор во что-то, что можно держать в руках. Работа была профинансирована Министерством обороны США, Национальным научным фондом и Фондом Саймонса, что приятно, потому что строить фальшивые черные дыры — дело не из дешевых.