Astronomijoje vyksta revoliucija. Per pastaruosius 10 metų egzoplanetų tyrimas pažengė į priekį,
Kvantinės technologijos padės
Remiantis naujausiu mokslininkų tyrimu išAustralijoje ir Singapūre naujoji kvantinė technologija pagerins optinį VLBI. Stimuliuotas Ramano adiabatinis perėjimas (STIRAP) yra procesas, leidžiantis perkelti populiaciją tarp dviejų taikomų kvantinių būsenų, naudojant bent du koherentinius elektromagnetinius (šviesos) impulsus. Jie valdo trijų lygių atomo arba daugiapakopės sistemos perėjimus. Procesas yra nuoseklios kontrolės tarp valstybių forma. Iš esmės tai leidžia perduoti kvantinę informaciją neprarandant.
Naudojant kvantinę klaidų taisymą(kvantinė klaidų korekcija, QEC) šis metodas gali leisti atlikti VLBI stebėjimus anksčiau neprieinamais bangos ilgiais. Sujungus su naujos kartos prietaisais, ši technika leistų atlikti išsamesnius juodųjų skylių, egzoplanetų, Saulės sistemos ir tolimų žvaigždžių paviršių tyrimus.
Kaip veikia interferometrija?
Paprasčiau tariant, interferometrijos metodas susideda išderinant šviesą iš kelių teleskopų aplink Žemę, kad būtų sukurti objekto vaizdai, kuriuos kitaip būtų per sunku išspręsti. Labai ilga bazinė interferometrija reiškia specialią radijo astronomijoje naudojamą techniką, kai astronominių radijo šaltinių (juodųjų skylių, kvazarų, pulsarų, žvaigždes formuojančių ūkų ir kt.) signalai sujungiami, kad būtų sukurti išsamūs jų struktūros ir veiklos vaizdai. Pastaraisiais metais VLBI pateikė iki šiol detaliausius žvaigždžių, skriejančių aplink Šaulį A* (Sgr A*), supermasyvią juodąją skylę Galaktikos centre, vaizdus.
Tai taip pat leido astronomams bendradarbiauti„Event Horizon Telescope“ (EHT), kad padarytų pirmąjį juodosios skylės (M87) ir paties Sgr A vaizdą. keli fiziniai apribojimai. Tai apima informacijos praradimą, triukšmą ir tai, kad gaunama šviesa paprastai yra kvantinės prigimties (kur yra įsipainioję fotonai). Pašalinus šiuos apribojimus, VLBI būtų galima naudoti daug tikslesniams astronominiams tyrimams.
Problemos sprendimas
Kaip mokslininkai aprašo straipsnyje „Žvaigždžių vizualizavimassu kvantinės klaidos taisymu“, jų įsivaizduojamas procesas apimtų nuoseklų žvaigždžių šviesos susiejimą su „tamsiosiomis“ atominėmis būsenomis. Kitas žingsnis yra sujungti šviesą su QEC, metodika, naudojama kvantiniame skaičiavime, siekiant apsaugoti kvantinę informaciją nuo klaidų, atsirandančių dėl dekoherencijos ir kito "kvantinio triukšmo". Tačiau, kaip pažymi mokslininkai, tas pats metodas suteiks išsamesnę ir tikslesnę interferometriją.
Teorijos tikrinimas
Norėdami patikrinti savo teoriją, komanda pažvelgė įscenarijus, kai du dideliais atstumais atskirti objektai renka astronominę šviesą. Kiekvienas dalijasi iš anksto paskirstytu susipynimu ir turi „kvantinę atmintį“, į kurią įstrigo šviesa, ir kiekvienas su QEC parengia savo kvantinių duomenų (kubitų) rinkinį į tam tikrą kodą. Tada gautos kvantinės būsenos dekoderiu įspaudžiamos į bendrą QEC kodą, kuris apsaugo duomenis nuo vėlesnių triukšmingų operacijų.
„Kodavimo“ stadijoje signalas užfiksuojamaskvantinė atmintis naudojant STIRAP metodą, leidžiantį įeinančią šviesą nuosekliai susieti su neradiacine atomo būsena. Gebėjimas užfiksuoti šviesą iš astronominių šaltinių, kurie atspindi kvantines būsenas (ir pašalina kvantinį triukšmą bei informacijos praradimą), gali pakeisti interferometrijos žaidimą. Be to, šie patobulinimai turės įtakos kitoms astronomijos sritims, kuriose šiandien taip pat vyksta revoliuciniai pokyčiai.
Kokia esmė?
Perjungimas į optinius dažnius, tokį tinkląkvantinis vaizdas pagerins vaizdo skiriamąją gebą nuo trijų iki penkių dydžių eilučių. Jo galios pakaks atvaizduoti mažas planetas aplink netoliese esančias žvaigždes, žvaigždžių sistemų detales, žvaigždžių paviršių kinematiką, akrecijos diskus ir galimai detales aplink juodosios skylės įvykių horizontus – nė vienas iš šiuo metu planuojamų projektų to nepajėgia. Tiesą sakant, taikydama naują technologiją žmonija turės planetos dydžio teleskopą.
Skaityti daugiau
Kinijos AI prognozuoja hipergarsinių raketų kursą. Priešakyje bus atsakomasis streikas
Iš ŽPV, vėžio ir sifilio mišinio pasirodė „nemirtingos“ ląstelės: kas apie jas žinoma
Japonijos astronomai galaktikoje aptiko nežinomą struktūrą