天文学に革命が起きています。系外惑星の研究は過去10年にわたって進歩しており、
量子技術が役立ちます
の研究者らによる最近の研究によると、オーストラリアとシンガポールでは、新しい量子技術が光 VLBI を改善します。誘導ラマン断熱転移 (STIRAP) は、少なくとも 2 つのコヒーレント電磁 (光) パルスを使用して、適用可能な 2 つの量子状態間の個体数移動を可能にするプロセスです。これらは、3 準位原子または多準位系の遷移を制御します。プロセスは、状態間の一貫した制御の形式です。基本的に、量子情報を損失なく送信できるようになります。
量子誤り訂正を使用する場合（量子誤差補正、QEC）この方法により、以前はアクセスできなかった波長での VLBI 観測が可能になる可能性があります。この技術が次世代の機器と統合されれば、ブラックホール、系外惑星、太陽系、遠方の星の表面のより詳細な研究が可能になる可能性がある。
干渉計はどのように機能するのでしょうか?
簡単に言うと、干渉法は次のもので構成されます。地球上の複数の望遠鏡からの光を組み合わせて、解決が難しすぎる天体の画像を作成します。超長基線干渉法とは、天文電波源 (ブラック ホール、クエーサー、パルサー、星形成星雲など) からの信号を組み合わせて、その構造や活動の詳細な画像を作成する、電波天文学で使用される特別な技術を指します。近年、VLBI は、銀河の中心にある超大質量ブラックホールである射手座 A* (Sgr A*) を周回する星のこれまでで最も詳細な画像を提供しました。
また、天文学者による共同研究も許可されました。イベント ホライズン テレスコープ (EHT) は、ブラック ホール (M87) と Sgr A 自体の最初の画像を撮影しました。しかし、研究で指摘されているように、古典的な干渉法と実際に地球サイズの望遠鏡の作成は依然として障害を受けています。いくつかの物理的な制限。これらには、情報損失、ノイズ、および結果として生じる光が通常は量子であるという事実 (光子がもつれている場合) が含まれます。これらの制限を取り除くことで、VLBI はより正確な天文学研究に使用できるようになります。
問題の解決策
科学者が記事「星の視覚化」で説明しているように、「量子誤差補正を使用する」というもので、彼らが想定しているプロセスには、星の光と「暗い」原子状態のコヒーレントな結合が含まれるだろう。次のステップは、デコヒーレンスやその他の「量子ノイズ」によるエラーから量子情報を保護するために量子コンピューティングで使用される技術である QEC と光を結合することです。しかし、科学者が指摘しているように、この同じ方法により、より詳細で正確な干渉分光法が提供されます。
理論のテスト
彼らの理論を検証するために、チームは次のことを調べました。遠く離れた 2 つの物体が天体の光を集めるシナリオ。それぞれが事前に分散されたもつれを共有し、光が閉じ込められる「量子メモリ」を含み、それぞれが QEC を使用して独自の量子データ (量子ビット) セットを何らかのコードに準備します。結果として得られる量子状態は、デコーダによって共通の QEC コードにインプリントされ、後続のノイズの多い操作からデータが保護されます。
「エンコーダ」段階では、信号がキャプチャされます。STIRAP 法を使用した量子メモリ。入射光を原子の非放射状態にコヒーレントに結合できます。量子状態を説明する天体からの光を捕捉する (そして量子ノイズと情報損失を排除する) 能力は、干渉分光法にとって大きな変革をもたらす可能性があります。さらに、これらの改善は、今日革命的な変化を遂げている天文学の他の分野にも影響を与えるでしょう。
一番下の行は何ですか？
このようなネットワークなどの光周波数への切り替え量子イメージングは、画像の解像度を3〜5桁向上させます。その力は、近くの星の周りの小さな惑星、星のシステムの詳細、星の表面の運動学、降着円盤、そして潜在的にブラックホールの事象の地平線の周りの詳細を画像化するのに十分です-現在計画されているプロジェクトはどれもこれを行うことができません。実際、新しい技術を適用することにより、人類は惑星の大きさの望遠鏡を自由に使えるようになります。
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