Μια επανάσταση συντελείται στην αστρονομία. Η μελέτη των εξωπλανητών έχει προχωρήσει τα τελευταία 10 χρόνια,
Η κβαντική τεχνολογία θα βοηθήσει
Σύμφωνα με πρόσφατη μελέτη ερευνητών απόΑυστραλία και Σιγκαπούρη, η νέα κβαντική τεχνολογία θα βελτιώσει το οπτικό VLBI. Η διεγερμένη αδιαβατική μετάβαση Raman (STIRAP) είναι μια διαδικασία που επιτρέπει τη μεταφορά πληθυσμού μεταξύ δύο εφαρμόσιμων κβαντικών καταστάσεων χρησιμοποιώντας τουλάχιστον δύο συνεκτικούς ηλεκτρομαγνητικούς (φωτούς) παλμούς. Ελέγχουν τις μεταβάσεις ενός ατόμου τριών επιπέδων ή ενός συστήματος πολλαπλών επιπέδων. Μια διαδικασία είναι μια μορφή συνεκτικού ελέγχου μεταξύ των κρατών. Ουσιαστικά, επιτρέπει τη μετάδοση κβαντικών πληροφοριών χωρίς απώλειες.
Όταν χρησιμοποιείται η κβαντική διόρθωση σφαλμάτων(διόρθωση κβαντικού σφάλματος, QEC) αυτή η μέθοδος μπορεί να επιτρέψει τη διενέργεια παρατηρήσεων VLBI σε προηγουμένως απρόσιτα μήκη κύματος. Μόλις ενσωματωθεί με όργανα επόμενης γενιάς, η τεχνική θα μπορούσε να επιτρέψει πιο λεπτομερείς μελέτες για τις μαύρες τρύπες, τους εξωπλανήτες, το ηλιακό σύστημα και τις επιφάνειες μακρινών αστεριών.
Πώς λειτουργεί η συμβολομετρία;
Με απλά λόγια, η μέθοδος συμβολομετρίας αποτελείται απόσυνδυάζοντας το φως από πολλαπλά τηλεσκόπια γύρω από τη Γη για τη δημιουργία εικόνων ενός αντικειμένου που διαφορετικά θα ήταν πολύ δύσκολο να επιλυθούν. Η συμβολομετρία πολύ μεγάλης γραμμής βάσης αναφέρεται σε μια ειδική τεχνική που χρησιμοποιείται στη ραδιοαστρονομία στην οποία σήματα από αστρονομικές ραδιοφωνικές πηγές (μαύρες τρύπες, κβάζαρ, πάλσαρ, νεφελώματα σχηματισμού άστρων, κ.λπ.) συνδυάζονται για να δημιουργήσουν λεπτομερείς εικόνες της δομής και της δραστηριότητάς τους. Τα τελευταία χρόνια, το VLBI έχει παράσχει τις πιο λεπτομερείς εικόνες άστρων που περιφέρονται γύρω από τον Τοξότη Α* (Sgr A*), την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία.
Επίσης, επέτρεψε στους αστρονόμους από τη συνεργασίαΤο τηλεσκόπιο Event Horizon (EHT) για λήψη της πρώτης εικόνας μιας μαύρης τρύπας (M87) και του ίδιου του Sgr A, αλλά όπως παρατήρησαν στη μελέτη, η κλασική συμβολομετρία και, στην πραγματικότητα, η δημιουργία ενός τηλεσκοπίου μεγέθους της Γης εξακολουθούν να παρεμποδίζονται. αρκετούς φυσικούς περιορισμούς. Αυτά περιλαμβάνουν απώλεια πληροφοριών, θόρυβο και το γεγονός ότι το φως που προκύπτει είναι τυπικά κβαντικής φύσης (όπου μπλέκονται φωτόνια). Με την εξάλειψη αυτών των περιορισμών, το VLBI θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για πολύ πιο ακριβή αστρονομική έρευνα.
Λύση στο πρόβλημα
Όπως περιγράφουν οι επιστήμονες στο άρθρο «Οπτικοποιώντας αστέριαμε διόρθωση κβαντικού σφάλματος», μια διαδικασία που οραματίζονται θα περιλαμβάνει τη συνεκτική σύνδεση του αστρικού φωτός σε «σκοτεινές» ατομικές καταστάσεις. Το επόμενο βήμα είναι να συνδέσουμε το φως με το QEC, μια τεχνική που χρησιμοποιείται στον κβαντικό υπολογισμό για την προστασία των κβαντικών πληροφοριών από σφάλματα λόγω αποσυνοχής και άλλου «κβαντικού θορύβου». Όμως, όπως σημειώνουν οι επιστήμονες, αυτή η ίδια μέθοδος θα παρέχει πιο λεπτομερή και ακριβή συμβολομετρία.
Δοκιμή της θεωρίας
Για να δοκιμάσει τη θεωρία τους, η ομάδα εξέτασεένα σενάριο στο οποίο δύο αντικείμενα που χωρίζονται από μεγάλες αποστάσεις συλλέγουν αστρονομικό φως. Κάθε ένα μοιράζεται μια προκατανεμημένη εμπλοκή και περιέχει μια «κβαντική μνήμη» στην οποία παγιδεύεται το φως και το καθένα προετοιμάζει το δικό του σύνολο κβαντικών δεδομένων (qubits) σε κάποιο κώδικα με το QEC. Οι προκύπτουσες κβαντικές καταστάσεις στη συνέχεια αποτυπώνονται σε έναν κοινό κωδικό QEC από έναν αποκωδικοποιητή, ο οποίος προστατεύει τα δεδομένα από επακόλουθες θορυβώδεις λειτουργίες.
Στο στάδιο "κωδικοποιητής", το σήμα καταγράφεταικβαντική μνήμη χρησιμοποιώντας τη μέθοδο STIRAP, η οποία επιτρέπει στο εισερχόμενο φως να συζευχθεί με συνοχή με τη μη ακτινοβολούμενη κατάσταση του ατόμου. Η ικανότητα σύλληψης φωτός από αστρονομικές πηγές που αντιπροσωπεύουν τις κβαντικές καταστάσεις (και εξαλείφουν τον κβαντικό θόρυβο και την απώλεια πληροφοριών) θα μπορούσε να αλλάξει το παιχνίδι για τη συμβολομετρία. Επιπλέον, αυτές οι βελτιώσεις θα επηρεάσουν άλλους τομείς της αστρονομίας που επίσης υφίστανται επαναστατικές αλλαγές σήμερα.
Ποια είναι η κατώτατη γραμμή;
Μετάβαση σε οπτικές συχνότητες, τέτοιο δίκτυοΗ κβαντική απεικόνιση θα βελτιώσει την ανάλυση της εικόνας κατά τρεις έως πέντε τάξεις μεγέθους. Η δύναμή του θα είναι αρκετή για να απεικονίσει μικρούς πλανήτες γύρω από κοντινά αστέρια, λεπτομέρειες αστρικών συστημάτων, κινηματικές αστρικών επιφανειών, δίσκους προσαύξησης και ενδεχομένως λεπτομέρειες γύρω από ορίζοντες γεγονότων μαύρης τρύπας - κανένα από τα σχέδια που σχεδιάζονται αυτήν τη στιγμή δεν είναι ικανό για κάτι τέτοιο. Εφαρμόζοντας μάλιστα τη νέα τεχνολογία, η ανθρωπότητα θα έχει στη διάθεσή της ένα τηλεσκόπιο στο μέγεθος ενός πλανήτη.
Διαβάστε περισσότερα
Η κινεζική τεχνητή νοημοσύνη προβλέπει την πορεία των υπερηχητικών πυραύλων. Το χτύπημα αντιποίνων θα είναι μπροστά
Από ένα μείγμα HPV, καρκίνου και σύφιλης, προέκυψαν «αθάνατα» κύτταρα: τι είναι γνωστό για αυτά
Αστρονόμοι από την Ιαπωνία βρήκαν μια άγνωστη δομή στον γαλαξία