È in atto una rivoluzione in astronomia. Lo studio degli esopianeti ha fatto progressi negli ultimi 10 anni,
La tecnologia quantistica aiuterà
Secondo un recente studio condotto da ricercatori diAustralia e Singapore, la nuova tecnologia quantistica migliorerà il VLBI ottico. La transizione adiabatica Raman stimolata (STIRAP) è un processo che consente il trasferimento di popolazione tra due stati quantistici applicabili utilizzando almeno due impulsi elettromagnetici (luminosi) coerenti. Controllano le transizioni di un atomo a tre livelli o di un sistema multilivello. Un processo è una forma di controllo coerente tra stati. In sostanza, consente la trasmissione delle informazioni quantistiche senza perdite.
Quando si utilizza la correzione degli errori quantistici(correzione dell'errore quantistico, QEC) questo metodo può consentire di effettuare osservazioni VLBI a lunghezze d'onda precedentemente inaccessibili. Una volta integrata con strumenti di prossima generazione, la tecnica potrebbe consentire studi più dettagliati di buchi neri, esopianeti, sistema solare e superfici di stelle distanti.
Come funziona l'interferometria?
In poche parole, il metodo dell'interferometria consiste incombinando la luce proveniente da più telescopi attorno alla Terra per creare immagini di un oggetto che altrimenti sarebbe troppo difficile da risolvere. L'interferometria di base molto lunga si riferisce a una tecnica speciale utilizzata in radioastronomia in cui i segnali provenienti da sorgenti radio astronomiche (buchi neri, quasar, pulsar, nebulose di formazione stellare, ecc.) vengono combinati per creare immagini dettagliate della loro struttura e attività. Negli ultimi anni, VLBI ha fornito le immagini più dettagliate finora delle stelle in orbita attorno a Sagittarius A* (Sgr A*), il buco nero supermassiccio al centro della Galassia.
Ha consentito anche agli astronomi di collaborareL'Event Horizon Telescope (EHT) scatterà la prima immagine di un buco nero (M87) e dello stesso Sgr A. Ma come hanno notato nello studio, l'interferometria classica e, di fatto, la creazione di un telescopio delle dimensioni della Terra sono ancora ostacolate. numerose limitazioni fisiche. Questi includono la perdita di informazioni, il rumore e il fatto che la luce risultante è tipicamente di natura quantistica (dove i fotoni sono impigliati). Eliminando queste limitazioni, il VLBI potrebbe essere utilizzato per ricerche astronomiche molto più precise.
Soluzione al problema
Come descrivono gli scienziati nell'articolo "Visualizzare le stellecon la correzione dell'errore quantistico", un processo che immaginano comporterebbe il legame coerente della luce stellare con gli stati atomici "oscuri". Il prossimo passo è accoppiare la luce con il QEC, una tecnica utilizzata nell’informatica quantistica per proteggere le informazioni quantistiche da errori dovuti alla decoerenza e ad altri “rumore quantistici”. Ma, come notano gli scienziati, questo stesso metodo fornirà un’interferometria più dettagliata e accurata.
Testare la teoria
Per testare la loro teoria, il team ha esaminatouno scenario in cui due oggetti separati da grandi distanze raccolgono la luce astronomica. Ciascuno condivide un entanglement predistribuito e contiene una "memoria quantistica" in cui la luce è intrappolata, e ciascuno prepara il proprio set di dati quantistici (qubit) in un codice con QEC. Gli stati quantistici risultanti vengono poi impressi in un codice QEC comune da un decodificatore, che protegge i dati da successive operazioni rumorose.
Nella fase "codificatore", il segnale viene catturatomemoria quantistica utilizzando il metodo STIRAP, che consente alla luce in arrivo di essere accoppiata coerentemente allo stato non radiativo dell'atomo. La capacità di catturare la luce da fonti astronomiche che tengono conto degli stati quantistici (ed eliminare il rumore quantistico e la perdita di informazioni) potrebbe rappresentare un punto di svolta per l’interferometria. Inoltre, questi miglioramenti avranno un impatto anche su altri settori dell’astronomia che oggi stanno subendo cambiamenti rivoluzionari.
Qual è la linea di fondo?
Passare a frequenze ottiche, una rete del generel'imaging quantistico migliorerà la risoluzione dell'immagine da tre a cinque ordini di grandezza. La sua potenza sarà sufficiente per visualizzare piccoli pianeti attorno a stelle vicine, dettagli di sistemi stellari, cinematica delle superfici stellari, dischi di accrescimento e potenzialmente dettagli attorno agli orizzonti degli eventi dei buchi neri: nessuno dei progetti attualmente pianificati è in grado di farlo. Infatti, applicando la nuova tecnologia, l'umanità avrà a sua disposizione un telescopio delle dimensioni di un pianeta.
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