En revolution finder sted inden for astronomi. Studiet af exoplaneter er gået frem i løbet af de sidste 10 år,
Kvanteteknologi vil hjælpe
Ifølge en nylig undersøgelse foretaget af forskere fraAustralien og Singapore vil ny kvanteteknologi forbedre optisk VLBI. Stimuleret Raman Adiabatic Transition (STIRAP) er en proces, der tillader befolkningsoverførsel mellem to anvendelige kvantetilstande ved hjælp af mindst to kohærente elektromagnetiske (lys)impulser. De styrer overgangene af et tre-niveau atom eller et multilevel system. En proces er en form for sammenhængende kontrol mellem stater. I det væsentlige tillader det kvanteinformation at blive transmitteret uden tab.
Ved brug af kvantefejlkorrektion(kvantefejlskorrektion, QEC) denne metode kan tillade, at VLBI-observationer udføres ved tidligere utilgængelige bølgelængder. Når først den er integreret med næste generations instrumenter, kunne teknikken muliggøre mere detaljerede undersøgelser af sorte huller, exoplaneter, solsystemet og overfladerne på fjerne stjerner.
Hvordan virker interferometri?
Enkelt sagt består interferometrimetoden afved at kombinere lys fra flere teleskoper rundt om Jorden for at skabe billeder af et objekt, som ellers ville være for svært at løse. Meget lang baseline interferometri refererer til en speciel teknik, der bruges i radioastronomi, hvor signaler fra astronomiske radiokilder (sorte huller, kvasarer, pulsarer, stjernedannende tåger osv.) kombineres for at skabe detaljerede billeder af deres struktur og aktivitet. I de seneste år har VLBI leveret de mest detaljerede billeder endnu af stjerner, der kredser om Skytten A* (Sgr A*), det supermassive sorte hul i centrum af galaksen.
Det tillod også astronomer fra samarbejdetEvent Horizon Telescope (EHT) til at tage det første billede af et sort hul (M87) og selve Sgr A. Men som de bemærkede i undersøgelsen, er klassisk interferometri og faktisk skabelsen af et teleskop i jordstørrelse stadig hæmmet af flere fysiske begrænsninger. Disse omfatter informationstab, støj og det faktum, at det resulterende lys typisk er kvante i naturen (hvor fotoner er viklet ind). Ved at fjerne disse begrænsninger kan VLBI bruges til meget mere præcis astronomisk forskning.
Løsning på problemet
Som videnskabsmænd beskriver i artiklen "Visualisering af stjernermed kvantefejlkorrektion", en proces, de forestiller sig, ville involvere en sammenhængende binding af stjernelys til "mørke" atomare tilstande. Det næste trin er at koble lyset med QEC, en teknik, der bruges i kvanteberegning til at beskytte kvanteinformation mod fejl på grund af dekohærens og anden "kvantestøj". Men som videnskabsmænd bemærker, vil denne samme metode give mere detaljeret og nøjagtig interferometri.
Test af teorien
For at teste deres teori kiggede holdet pået scenarie, hvor to objekter adskilt af store afstande samler astronomisk lys. Hver deler en forudfordelt sammenfiltring og indeholder en "kvantehukommelse", hvori lys er fanget, og hver forbereder sit eget sæt kvantedata (qubits) til en eller anden kode med QEC. De resulterende kvantetilstande indprintes derefter i en fælles QEC-kode af en dekoder, som beskytter dataene mod efterfølgende støjende operationer.
På "encoder"-stadiet fanges signalet indkvantehukommelse ved hjælp af STIRAP-metoden, som tillader indkommende lys at blive kohærent koblet til atomets ikke-strålingstilstand. Evnen til at fange lys fra astronomiske kilder, der tegner sig for kvantetilstande (og eliminere kvantestøj og informationstab) kunne være en game-changer for interferometri. Desuden vil disse forbedringer påvirke andre områder af astronomi, som også gennemgår revolutionære ændringer i dag.
Hvad er bundlinjen?
Skift til optiske frekvenser, sådan et netværkkvantebilleddannelse vil forbedre billedopløsningen med tre til fem størrelsesordener. Dens kraft vil være tilstrækkelig til at afbilde små planeter omkring nærliggende stjerner, detaljer om stjernesystemer, kinematik af stjerneoverflader, tilvækstskiver og potentielt detaljer omkring sorte huls begivenhedshorisonter - ingen af de projekter, der i øjeblikket er planlagt, er i stand til dette. Faktisk vil menneskeheden ved at anvende den nye teknologi have et teleskop på størrelse med en planet til sin rådighed.
Læs mere
Kinesisk kunstig intelligens forudsiger forløbet af hypersoniske missiler. Gengældsstrejken vil være forude
Fra en blanding af HPV, kræft og syfilis viste sig "udødelige" celler: hvad er kendt om dem
Astronomer fra Japan har fundet en ukendt struktur i galaksen