سیاه‌چاله‌ها اجرامی هستند که در منتهی‌الیه درک انسان از فیزیک قرار دارند. ما نمی‌توانیم ببینیم که درون سیاه‌چاله چه اتفاقی در حال رخ داده است. فراتر از افق رویداد یک سیاه‌چاله دیگر هیچ چیزی نمی‌دانیم؛ زیرا گرانش شدید سیاه‌چاله اجازه‌ی فرار کردن به هیچ چیزی حتی نور را نمی‌دهد. این به این معنی است که هر چیزی ما از سیاه‌چاله‌ها می‌دانیم بر اساس مدل‌های ریاضیاتی است که در هر زمانی ممکن است نتایج آن اشتباه از آب درآید.
مطالعه‌ی جدیدی که در مجله‌ی PRX Quantum منتشر شده است، تلاش کرده است که بنیادهای ریاضیاتی جدیدی ایجاد کند و در واقع فاصله‌ی بین مکانیک کوانتوم و نسبیت عام را پُر کند. این دو تئوری همه‌ی درک ما از فیزیک هستند، ولی تا کنون نتوانسته‌اند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و مدت‌ها است فیزیکدانان در جستجوی تئوری کوانتومی گرانش هستند که یکی از رویکردهای مهم در این زمینه قانون هولوگرافی است.
در نسبیت عام ذرات جایی ندارند، بلکه فقط صحبت از فضا-زمان است. در مدل استاندارد فیزیک ذرات، گرانش وجود ندارد و فقط ذرات مورد بحث هستند. مرتبط کردن این دو تئوری یکی از مشکلات مهم فیزیک در طول زمان‌های متمادی است.
ایده‌ی هولوگرافی عام این مساله را مورد بحث قرار می‌دهد که همه چیز از نور ساخته شده است و همه‌ی دنیای سه‌بُعدی را می‌توان بر روی یک سطح دو بعدی رمزنگاری کرد. بر اساس قوانین هولوگرافی، تعادل ریاضیاتی بین تئوری گرانش و تئوری ذرات به‌وجود می‌آید و هر چیزی که به‌صورت ریاضیاتی در تئوری گرانش رخ می‌دهد در تئوری ذرات نیز رخ می‌دهد و برعکس.
بنابراین گرانش سه‌بُعدی سیاه‌چاله‌ها می‌تواند به‌صورت برهم‌کنشی دوبُعدی در نظر گرفته شود. برای این کار، محققین از مدل‌های ماتریس کوانتومی استفاده کرده‌اند که نماینده‌ی تئوری ذرات است. اگر هولوگرافی درست باشد و ما بتوانیم بفهمیم که گرانش چگونه عمل می‌کند، بنابراین با پیدا کردن بهترین مدل‌های ممکن می‌توانیم راهی برای ارتباط برقرار کردن بین گرانش و مکانیک کوانتومی پیدا کنیم.
یافتن بهترین مدل نیازمند محاسبات بسیار پیچیده و پیشرفته‌ای است. محققین از روش‌های آماری و همچنین قوانین محاسبات کوانتومی استفاده کرده‌اند تا سنگ بنای این مدل ماتریس کوانتومی را پیدا کنند. اینکه این سنگ بنا به چه شکلی باشد، اهمیت بالایی دارد.
اگر دانشمندان بتوانند بفهمند ماتریس‌های کوانتومی مورد نظر به چه شکلی هستند و چه خصوصیاتی دارند، می‌توانند بفهمند درون سیاه‌چاله چه خبر است و در افق رویداد آن چه اتفاقاتی رخ می‌دهد.