Tähtitieteessä tapahtuu vallankumous. Eksoplaneettojen tutkimus on edistynyt viimeisen 10 vuoden aikana,
Kvanttiteknologia auttaa
Tuoreen tutkimuksen mukaan tutkijatAustraliassa ja Singaporessa uusi kvanttiteknologia parantaa optista VLBI:tä. Stimuloitu Raman Adiabatic Transition (STIRAP) on prosessi, joka mahdollistaa populaation siirron kahden soveltuvan kvanttitilan välillä käyttämällä vähintään kahta koherenttia sähkömagneettista (valo) pulssia. Ne ohjaavat kolmitasoisen atomin tai monitasojärjestelmän siirtymiä. Prosessi on yhtenäisen hallinnan muoto tilojen välillä. Pohjimmiltaan se mahdollistaa kvanttiinformaation välittämisen ilman häviötä.
Kvanttivirheen korjausta käytettäessä(kvanttivirheen korjaus, QEC) tämä menetelmä voi mahdollistaa VLBI-havaintojen tekemisen aiemmin saavuttamattomilla aallonpituuksilla. Kun tekniikka on integroitu seuraavan sukupolven instrumentteihin, se voisi mahdollistaa yksityiskohtaisempien mustien aukkojen, eksoplaneettojen, aurinkokunnan ja kaukaisten tähtien pintojen tutkimuksen.
Miten interferometria toimii?
Yksinkertaisesti sanottuna interferometriamenetelmä koostuuyhdistämällä valoa useista maapallon ympärillä olevista kaukoputkesta luodakseen kuvia kohteesta, jota muuten olisi liian vaikea ratkaista. Erittäin pitkä perusviivainterferometria viittaa radioastronomiassa käytettävään erikoistekniikkaan, jossa tähtitieteellisten radiolähteiden (mustat aukot, kvasaarit, pulsarit, tähtiä muodostavat sumut jne.) signaalit yhdistetään yksityiskohtaisten kuvien luomiseksi niiden rakenteesta ja toiminnasta. Viime vuosina VLBI on toimittanut tähän mennessä yksityiskohtaisimmat kuvat tähdistä, jotka kiertävät Jousimies A* (Sgr A*), galaksin keskustassa sijaitsevaa supermassiivista mustaa aukkoa.
Se salli myös tähtitieteilijät osallistua yhteistyöhönEvent Horizon Telescope (EHT) ottaa ensimmäisen kuvan mustasta aukosta (M87) ja itse Sgr A:sta. Mutta kuten he totesivat tutkimuksessa, klassista interferometriaa ja itse asiassa Maan kokoisen kaukoputken luomista haittaavat edelleen useita fyysisiä rajoituksia. Näitä ovat tiedon menetys, kohina ja se, että tuloksena oleva valo on tyypillisesti kvanttiluonteista (jossa fotonit ovat sotkeutuneita). Kun nämä rajoitukset poistetaan, VLBI:tä voitaisiin käyttää paljon tarkempaan tähtitieteelliseen tutkimukseen.
Ratkaisu ongelmaan
Kuten tiedemiehet kuvailevat artikkelissa "Visualizing Starskvanttivirheenkorjauksella”, prosessi, jonka he kuvittelevat käsittävän tähtien valon koherentin sitoutumisen ”tummiin” atomitiloihin. Seuraava askel on yhdistää valo QEC:hen, tekniikkaan, jota käytetään kvanttilaskennassa kvanttitietojen suojaamiseen dekoherenssista ja muusta "kvanttikohinasta" johtuvilta virheiltä. Mutta kuten tutkijat huomauttavat, tämä sama menetelmä tarjoaa yksityiskohtaisemman ja tarkemman interferometrian.
Teorian testaus
Testatakseen teoriaansa ryhmä katsoiskenaario, jossa kaksi esinettä, jotka ovat kaukana toisistaan, keräävät tähtitieteellistä valoa. Jokainen jakaa ennalta jaetun kietoutumisen ja sisältää "kvanttimuistin", johon valo jää loukkuun, ja jokainen valmistaa oman kvanttidatasarjansa (qubits) johonkin koodiin QEC:n kanssa. Tuloksena saadut kvanttitilat painetaan sitten yhteiseen QEC-koodiin dekooderilla, joka suojaa dataa myöhemmiltä meluisilta toiminnoilta.
"Enkooderi"-vaiheessa signaali siepataan sisäänkvanttimuisti STIRAP-menetelmällä, joka mahdollistaa tulevan valon kytkemisen koherentisti atomin ei-säteilytilaan. Kyky siepata valoa tähtitieteellisistä lähteistä, jotka ottavat huomioon kvanttitilat (ja eliminoivat kvanttikohinan ja tiedonhäviön), voisi olla pelin muuttaja interferometriassa. Lisäksi nämä parannukset vaikuttavat muihin tähtitieteen alueisiin, joilla on myös käynnissä vallankumouksellisia muutoksia tänään.
Mikä lopputulos on?
Vaihtaminen optisille taajuuksille, kuten verkkokvanttikuvaus parantaa kuvan resoluutiota kolmesta viiteen suuruusluokkaa. Sen teho riittää kuvaamaan pieniä planeettoja lähellä olevien tähtien ympäriltä, tähtien järjestelmien yksityiskohtia, tähtien pintojen kinematiikkaa, akkretiolevyjä ja mahdollisesti yksityiskohtia mustan aukon tapahtumahorisonteista - mikään tällä hetkellä suunnitelluista projekteista ei pysty tähän. Itse asiassa uutta teknologiaa soveltamalla ihmiskunnalla on käytössään planeetan kokoinen teleskooppi.
Lue lisää
Kiinalainen tekoäly ennustaa hypersonisten ohjusten kulkua. Edessä on vastalakko
HPV:n, syövän ja kupan seoksesta selvisi "kuolemattomia" soluja: mitä niistä tiedetään
Japanilaiset tähtitieteilijät ovat löytäneet galaksista tuntemattoman rakenteen