В астрономията се извършва революция. Изследването на екзопланетите напредна през последните 10 години,
Квантовата технология ще помогне
Според скорошно проучване на изследователи отАвстралия и Сингапур, новата квантова технология ще подобри оптичния VLBI. Стимулираният раманов адиабатичен преход (STIRAP) е процес, който позволява прехвърляне на популация между две приложими квантови състояния, като се използват поне два кохерентни електромагнитни (светлинни) импулса. Те контролират преходите на тристепенен атом или многостепенна система. Процесът е форма на съгласуван контрол между състоянията. По същество той позволява квантовата информация да се предава без загуба.
При използване на квантова корекция на грешки(квантова корекция на грешки, QEC) този метод може да позволи да се правят VLBI наблюдения при недостъпни преди това дължини на вълната. Веднъж интегрирана с инструменти от следващо поколение, техниката може да позволи по-подробни изследвания на черни дупки, екзопланети, слънчевата система и повърхностите на далечни звезди.
Как работи интерферометрията?
Просто казано, интерферометричният метод се състои откомбиниране на светлина от множество телескопи около Земята, за да се създадат изображения на обект, който иначе би бил твърде труден за разрешаване. Интерферометрията с много дълга базова линия се отнася до специална техника, използвана в радиоастрономията, при която сигнали от астрономически радиоизточници (черни дупки, квазари, пулсари, звездообразуващи мъглявини и др.) се комбинират, за да се създадат подробни изображения на тяхната структура и активност. През последните години VLBI предостави най-подробните досега изображения на звезди, обикалящи около Стрелец A* (Sgr A*), свръхмасивната черна дупка в центъра на Галактиката.
Това също позволи на астрономите от колаборациятаТелескопът Event Horizon (EHT) ще направи първото изображение на черна дупка (M87) и на самата Sgr A. Но както отбелязват в изследването, класическата интерферометрия и всъщност създаването на телескоп с размерите на Земята все още са възпрепятствани от. няколко физически ограничения. Те включват загуба на информация, шум и факта, че получената светлина обикновено е квантова по природа (където фотоните са заплетени). Чрез елиминирането на тези ограничения VLBI може да се използва за много по-прецизни астрономически изследвания.
Решение на проблема
Както учените описват в статията „Визуализиране на звездис квантова корекция на грешката“, процес, който те предвиждат, ще включва кохерентно свързване на звездната светлина към „тъмните“ атомни състояния. Следващата стъпка е да свържете светлината с QEC, техника, използвана в квантовите изчисления за защита на квантовата информация от грешки, дължащи се на декохерентност и друг „квантов шум“. Но, както отбелязват учените, същият този метод ще осигури по-подробна и точна интерферометрия.
Тестване на теорията
За да провери своята теория, екипът погледнасценарий, при който два обекта, разделени на големи разстояния, събират астрономическа светлина. Всеки споделя предварително разпределено заплитане и съдържа "квантова памет", в която се улавя светлината, и всеки подготвя свой собствен набор от квантови данни (кубити) в някакъв код с QEC. Получените квантови състояния след това се отпечатват в общ QEC код от декодер, който защитава данните от последващи шумни операции.
На етапа "енкодер" сигналът се улавяквантова памет, използваща метода STIRAP, който позволява входящата светлина да бъде кохерентно свързана с нерадиационното състояние на атома. Способността да се улавя светлина от астрономически източници, които отчитат квантовите състояния (и елиминират квантовия шум и загубата на информация), може да промени играта за интерферометрията. Освен това, тези подобрения ще повлияят на други области на астрономията, които днес също претърпяват революционни промени.
Какъв е долният ред?
Преминаване към оптични честоти, такава мрежаквантовото изобразяване ще подобри разделителната способност на изображението с три до пет порядъка. Неговата мощност ще бъде достатъчна за изобразяване на малки планети около близки звезди, детайли на звездни системи, кинематика на звездни повърхности, акреционни дискове и потенциално детайли около хоризонтите на събитията в черните дупки - нито един от планираните в момента проекти не е способен на това. Всъщност, прилагайки новата технология, човечеството ще има на свое разположение телескоп с размерите на планета.
Прочетете още
Китайският AI предсказва хода на хиперзвуковите ракети. Ответният удар ще бъде напред
От смес от HPV, рак и сифилис се оказаха "безсмъртни" клетки: какво се знае за тях
Астрономи от Япония откриха неизвестна структура в галактиката