Une révolution est en train de se produire en astronomie. L'étude des exoplanètes a progressé au cours des 10 dernières années,
La technologie quantique aidera
Selon une étude récente menée par des chercheurs deEn Australie et à Singapour, une nouvelle technologie quantique améliorera le VLBI optique. La transition adiabatique Raman stimulée (STIRAP) est un processus qui permet le transfert de population entre deux états quantiques applicables en utilisant au moins deux impulsions électromagnétiques (lumineuses) cohérentes. Ils contrôlent les transitions d'un atome à trois niveaux ou d'un système à plusieurs niveaux. Un processus est une forme de contrôle cohérent entre États. Essentiellement, il permet de transmettre des informations quantiques sans perte.
Lors de l'utilisation de la correction d'erreur quantique(correction d'erreur quantique, QEC) cette méthode peut permettre d'effectuer des observations VLBI à des longueurs d'onde auparavant inaccessibles. Une fois intégrée aux instruments de nouvelle génération, la technique pourrait permettre des études plus détaillées des trous noirs, des exoplanètes, du système solaire et des surfaces d’étoiles lointaines.
Comment fonctionne l'interférométrie ?
En termes simples, la méthode d'interférométrie consiste àcombiner la lumière de plusieurs télescopes autour de la Terre pour créer des images d’un objet qui serait autrement trop difficile à résoudre. L'interférométrie à très longue base fait référence à une technique spéciale utilisée en radioastronomie dans laquelle les signaux provenant de sources radio astronomiques (trous noirs, quasars, pulsars, nébuleuses formant des étoiles, etc.) sont combinés pour créer des images détaillées de leur structure et de leur activité. Ces dernières années, le VLBI a fourni les images les plus détaillées d’étoiles en orbite autour de Sagittaire A* (Sgr A*), le trou noir supermassif situé au centre de la Galaxie.
Cela a également permis aux astronomes de la collaborationEvent Horizon Telescope (EHT) pour prendre la première image d'un trou noir (M87) et Sgr A lui-même. Mais comme ils l'ont noté dans l'étude, l'interférométrie classique et, en fait, la création d'un télescope de la taille de la Terre sont toujours entravées par. plusieurs limitations physiques. Ceux-ci incluent la perte d’informations, le bruit et le fait que la lumière résultante est généralement de nature quantique (où les photons sont intriqués). En éliminant ces limitations, VLBI pourrait être utilisé pour des recherches astronomiques beaucoup plus précises.
Solution au problème
Comme le décrivent les scientifiques dans l'article « Visualizing Starsavec correction des erreurs quantiques », un processus qu'ils envisagent impliquerait une liaison cohérente de la lumière des étoiles aux états atomiques « sombres ». L’étape suivante consiste à coupler la lumière avec QEC, une technique utilisée en informatique quantique pour protéger les informations quantiques des erreurs dues à la décohérence et à d’autres « bruits quantiques ». Mais, comme le notent les scientifiques, cette même méthode fournira une interférométrie plus détaillée et plus précise.
Tester la théorie
Pour tester leur théorie, l'équipe a examinéun scénario dans lequel deux objets séparés par de grandes distances collectent de la lumière astronomique. Chacun partage un enchevêtrement prédistribué et contient une « mémoire quantique » dans laquelle la lumière est piégée, et chacun prépare son propre ensemble de données quantiques (qubits) dans un code avec QEC. Les états quantiques résultants sont ensuite imprimés dans un code QEC commun par un décodeur, qui protège les données des opérations bruyantes ultérieures.
A l'étape "encodeur", le signal est capté dansmémoire quantique utilisant la méthode STIRAP, qui permet de coupler de manière cohérente la lumière entrante à l'état non radiatif de l'atome. La capacité de capturer la lumière provenant de sources astronomiques qui tiennent compte des états quantiques (et d’éliminer le bruit quantique et la perte d’informations) pourrait changer la donne pour l’interférométrie. De plus, ces améliorations auront un impact sur d’autres domaines de l’astronomie qui connaissent également aujourd’hui des changements révolutionnaires.
Quelle est la ligne du bas?
Passage aux fréquences optiques, un tel réseaul'imagerie quantique améliorera la résolution de l'image de trois à cinq ordres de grandeur. Sa puissance sera suffisante pour imager les petites planètes autour des étoiles proches, les détails des systèmes stellaires, la cinématique des surfaces stellaires, les disques d'accrétion et potentiellement les détails autour des horizons d'événements des trous noirs - aucun des projets actuellement prévus n'en est capable. En fait, en appliquant la nouvelle technologie, l'humanité aura à sa disposition un télescope de la taille d'une planète.
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