천문학에 혁명이 일어나고 있습니다. 외계 행성에 대한 연구는 지난 10년 동안 발전해 왔으며,
양자 기술이 도움이 될 것입니다.
최근 연구진의 연구에 따르면호주와 싱가포르에서는 새로운 양자 기술이 광학 VLBI를 향상시킬 것입니다. STIRAP(자극 라만 단열 전이)는 두 개 이상의 응집성 전자기(광) 펄스를 사용하여 적용 가능한 두 양자 상태 사이의 인구 이동을 허용하는 프로세스입니다. 그들은 3단계 원자 또는 다단계 시스템의 전환을 제어합니다. 프로세스는 상태 간의 일관된 제어 형태입니다. 본질적으로 양자 정보를 손실 없이 전송할 수 있습니다.
양자 오류 정정을 사용하는 경우(양자 오류 보정, QEC) 이 방법을 사용하면 이전에는 접근할 수 없었던 파장에서 VLBI 관측을 수행할 수 있습니다. 차세대 장비와 통합되면 이 기술은 블랙홀, 외계 행성, 태양계 및 먼 별의 표면에 대한 보다 자세한 연구를 가능하게 할 수 있습니다.
간섭계는 어떻게 작동합니까?
간단히 말해서 간섭계 방법은 다음과 같이 구성됩니다.지구 주위의 여러 망원경에서 나오는 빛을 결합하여 다른 방법으로는 해결하기 너무 어려운 물체의 이미지를 만듭니다. 초장기선 간섭계(Very Long Baseline Interferometry)는 천문학적 전파원(블랙홀, 퀘이사, 펄서, 별 형성 성운 등)의 신호를 결합하여 구조와 활동에 대한 상세한 이미지를 생성하는 전파 천문학에서 사용되는 특수 기술을 의미합니다. 최근 몇 년 동안 VLBI는 은하 중심의 초대질량 블랙홀인 궁수자리 A*(Sgr A*)를 공전하는 별에 대한 가장 상세한 이미지를 제공했습니다.
또한 공동작업에 참여하는 천문학자들도 허용했습니다.EHT(Event Horizon Telescope)를 사용하여 블랙홀(M87)과 Sgr A 자체의 첫 번째 이미지를 촬영합니다. 그러나 연구에서 언급했듯이 고전적인 간섭계와 실제로 지구 크기의 망원경을 만드는 데는 여전히 방해가 되고 있습니다. 여러 가지 신체적 한계. 여기에는 정보 손실, 노이즈 및 결과로 생성되는 빛이 일반적으로 본질적으로 양자(광자가 얽혀 있는 경우)라는 사실이 포함됩니다. 이러한 제한을 제거함으로써 VLBI는 훨씬 더 정확한 천문학 연구에 사용될 수 있습니다.
문제에 대한 해결책
과학자들이 '별 시각화'라는 기사에서 설명했듯이양자 오류 수정을 통해' 그들이 구상하는 프로세스에는 별빛이 '어두운' 원자 상태에 일관되게 결합되는 과정이 포함됩니다. 다음 단계는 결맞음 및 기타 "양자 잡음"으로 인한 오류로부터 양자 정보를 보호하기 위해 양자 컴퓨팅에 사용되는 기술인 QEC와 빛을 결합하는 것입니다. 그러나 과학자들이 지적한 바와 같이, 이 동일한 방법은 더 자세하고 정확한 간섭계를 제공할 것입니다.
이론 테스트
그들의 이론을 테스트하기 위해 팀은 다음을 살펴보았습니다.먼 거리에 떨어져 있는 두 물체가 천문학적 빛을 모으는 시나리오. 각각은 미리 분포된 얽힘을 공유하고 빛이 갇히는 "양자 메모리"를 포함하며, 각각은 QEC를 통해 일부 코드로 자체 양자 데이터 세트(큐비트)를 준비합니다. 결과 양자 상태는 디코더에 의해 공통 QEC 코드에 각인되어 후속 잡음 작업으로부터 데이터를 보호합니다.
"인코더" 단계에서 신호는 다음과 같이 캡처됩니다.STIRAP 방법을 사용하는 양자 메모리는 들어오는 빛이 원자의 비방사 상태와 일관되게 결합되도록 합니다. 양자 상태를 설명하고 양자 잡음과 정보 손실을 제거하는 천문학적 소스로부터 빛을 캡처하는 능력은 간섭계의 판도를 바꿀 수 있습니다. 더욱이, 이러한 개선은 오늘날 혁명적인 변화를 겪고 있는 다른 천문학 분야에도 영향을 미칠 것입니다.
결론은 무엇입니까?
네트워크와 같은 광 주파수로 전환양자 이미징은 이미지 해상도를 3~5배 정도 향상시킬 것입니다. 그 위력은 주변 별 주변의 작은 행성, 항성계의 세부 사항, 항성 표면의 운동학, 강착 원반 및 잠재적으로 블랙홀 사건의 지평선 주변의 세부 사항을 이미지화하기에 충분할 것입니다. 현재 계획된 프로젝트 중 어느 것도 이를 수행할 수 없습니다. 사실, 새로운 기술을 적용함으로써 인류는 행성 크기의 망원경을 마음대로 사용할 수 있게 될 것입니다.
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