Forradalom zajlik a csillagászatban. Az exobolygók tanulmányozása előrehaladt az elmúlt 10 évben,
A kvantumtechnológia segít
A kutatók friss tanulmánya szerintAusztráliában és Szingapúrban az új kvantumtechnológia javítja az optikai VLBI-t. A Stimulated Raman Adiabatic Transition (STIRAP) egy olyan folyamat, amely lehetővé teszi a populáció átvitelét két alkalmazható kvantumállapot között legalább két koherens elektromágneses (fény) impulzus segítségével. Egy háromszintű atom vagy egy többszintű rendszer átmeneteit irányítják. A folyamat az állapotok közötti koherens szabályozás egyik formája. Lényegében lehetővé teszi a kvantuminformációk veszteség nélküli továbbítását.
Kvantum hibajavítás alkalmazásakor(kvantum hibajavítás, QEC) ez a módszer lehetővé teheti VLBI megfigyelések elvégzését korábban elérhetetlen hullámhosszokon. A következő generációs műszerekkel való integrálása után a technika lehetővé teheti a fekete lyukak, exobolygók, a Naprendszer és a távoli csillagok felszínének részletesebb tanulmányozását.
Hogyan működik az interferometria?
Egyszerűen fogalmazva, az interferometriás módszer abból álla Föld körüli teleszkópok fényének kombinálásával olyan objektumról alkotott képeket, amelyeket egyébként túl nehéz lenne feloldani. A nagyon hosszú alapvonalú interferometria a rádiócsillagászatban használt speciális technikára utal, amelyben a csillagászati rádióforrásokból (fekete lyukak, kvazárok, pulzárok, csillagképző ködök stb.) származó jeleket kombinálják, hogy részletes képet kapjanak szerkezetükről és tevékenységükről. Az elmúlt években a VLBI szolgáltatta az eddigi legrészletesebb képeket a Nyilas A* (Sgr A*), a Galaxis közepén található szupermasszív fekete lyuk körül keringő csillagokról.
A csillagászokat is lehetővé tette az együttműködésbenAz Event Horizon Telescope (EHT) elkészíti az első felvételt egy fekete lyukról (M87) és magáról az Sgr A-ról. De amint azt a tanulmányban megjegyezték, a klasszikus interferometria és valójában egy Föld méretű teleszkóp létrehozása még mindig akadályozza. számos fizikai korlát. Ide tartozik az információvesztés, a zaj, és az a tény, hogy a keletkező fény jellemzően kvantum jellegű (ahol a fotonok összegabalyodnak). E korlátok megszüntetésével a VLBI sokkal precízebb csillagászati kutatásokhoz használható fel.
Megoldás a problémára
Ahogy a tudósok a „Csillagok megjelenítésekvantumhiba-korrekcióval”, az általuk elképzelt folyamat magában foglalná a csillagfény koherens kötését a „sötét” atomi állapotokhoz. A következő lépés a fény összekapcsolása a QEC-vel, egy olyan technikával, amelyet a kvantumszámításban használnak, hogy megvédjék a kvantuminformációkat a dekoherencia és más „kvantumzaj” miatti hibáktól. De a tudósok megjegyzik, hogy ugyanez a módszer részletesebb és pontosabb interferometriát biztosít.
Az elmélet tesztelése
Elméletük tesztelésére a csapat megvizsgáltaegy forgatókönyv, amelyben két nagy távolságra elválasztott objektum csillagászati fényt gyűjt. Mindegyik osztozik egy előre elosztott összefonódáson, és tartalmaz egy "kvantum memóriát", amelybe a fény be van zárva, és mindegyik a saját kvantumadat-készletét (qubit) készíti elő valamilyen kódba a QEC segítségével. A kapott kvantumállapotokat ezután egy dekóder egy közös QEC kódba írja be, amely megvédi az adatokat a későbbi zajos műveletektől.
A "kódoló" szakaszban a jelet rögzítikkvantummemória STIRAP módszerrel, amely lehetővé teszi a beérkező fény koherens összekapcsolását az atom nem sugárzó állapotával. A kvantumállapotokat figyelembe vevő csillagászati forrásokból származó fény rögzítésének képessége (és kiküszöböli a kvantumzajt és az információvesztést) megváltoztathatja az interferometriát. Sőt, ezek a fejlesztések a csillagászat más területeire is hatással lesznek, amelyek ma szintén forradalmi változásokon mennek keresztül.
Mi a lényeg?
Optikai frekvenciákra váltás, ilyen hálózata kvantumképalkotás három-öt nagyságrenddel javítja a képfelbontást. Ereje elegendő lesz a közeli csillagok körüli kis bolygók, a csillagrendszerek részleteinek, a csillagfelületek kinematikájának, az akkréciós korongoknak és a fekete lyukak eseményhorizontjai körüli esetleges részleteknek a leképezésére – erre a jelenleg tervezett projektek egyike sem képes. Valójában az új technológia alkalmazásával az emberiség rendelkezésére áll egy bolygó méretű távcső.
Olvass tovább
A kínai mesterséges intelligencia megjósolja a hiperszonikus rakéták menetét. A megtorló sztrájk következik
A HPV, a rák és a szifilisz keverékéből "halhatatlan" sejtek derültek ki: mit tudnak róluk
Japán csillagászok ismeretlen szerkezetet találtak a galaxisban