W astronomii dokonuje się rewolucja. Badania egzoplanet poczyniły postępy w ciągu ostatnich 10 lat,
Pomoże technologia kwantowa
Jak wynika z najnowszego badania przeprowadzonego przez badaczy zW Australii i Singapurze nowa technologia kwantowa usprawni optyczne VLBI. Stymulowane przejście adiabatyczne ramanowskie (STIRAP) to proces umożliwiający transfer populacji między dwoma odpowiednimi stanami kwantowymi przy użyciu co najmniej dwóch spójnych impulsów elektromagnetycznych (świetlnych). Kontrolują przejścia atomu trójpoziomowego lub układu wielopoziomowego. Proces jest formą spójnej kontroli pomiędzy państwami. Zasadniczo umożliwia przesyłanie informacji kwantowej bez strat.
Podczas stosowania kwantowej korekcji błędów(kwantowa korekcja błędów, QEC) ta metoda może umożliwić obserwacje VLBI na wcześniej niedostępnych długościach fal. Po zintegrowaniu z instrumentami nowej generacji technika ta może umożliwić bardziej szczegółowe badania czarnych dziur, egzoplanet, Układu Słonecznego i powierzchni odległych gwiazd.
Jak działa interferometria?
Mówiąc najprościej, metoda interferometryczna składa się złączenie światła z wielu teleskopów na Ziemi w celu stworzenia obrazów obiektu, który w innym przypadku byłby zbyt trudny do rozróżnienia. Interferometria bardzo długiej linii bazowej odnosi się do specjalnej techniki stosowanej w radioastronomii, w której sygnały z astronomicznych źródeł radiowych (czarne dziury, kwazary, pulsary, mgławice gwiazdotwórcze itp.) są łączone w celu utworzenia szczegółowych obrazów ich struktury i aktywności. W ostatnich latach VLBI dostarczyło najbardziej szczegółowe jak dotąd zdjęcia gwiazd krążących wokół Sagittarius A* (Sgr A*), supermasywnej czarnej dziury w centrum Galaktyki.
Umożliwiło to także astronomom ze współpracyEvent Horizon Telescope (EHT) do wykonania pierwszego zdjęcia czarnej dziury (M87) i samego Sgr A. Jednak, jak zauważyli w badaniu, klasyczna interferometria, a w rzeczywistości utworzenie teleskopu wielkości Ziemi, nadal są utrudniane. kilka ograniczeń fizycznych. Należą do nich utrata informacji, szum i fakt, że powstałe światło ma zazwyczaj naturę kwantową (gdzie splątane są fotony). Eliminując te ograniczenia, VLBI można wykorzystać do znacznie bardziej precyzyjnych badań astronomicznych.
Rozwiązaniem problemu
Jak opisują naukowcy w artykule „Wizualizacja gwiazdz korekcją błędów kwantowych” – proces, który według nich będzie obejmował spójne wiązanie światła gwiazd z „ciemnymi” stanami atomowymi. Następnym krokiem jest połączenie światła z QEC, techniką stosowaną w obliczeniach kwantowych w celu ochrony informacji kwantowej przed błędami wynikającymi z dekoherencji i innych „szumów kwantowych”. Jednak, jak zauważają naukowcy, ta sama metoda zapewni bardziej szczegółową i dokładną interferometrię.
Testowanie teorii
Aby przetestować swoją teorię, zespół przyjrzał sięscenariusz, w którym dwa obiekty oddzielone dużymi odległościami zbierają światło astronomiczne. Każdy z nich ma wspólne splątanie i zawiera „pamięć kwantową”, w której uwięzione jest światło, a każdy z nich przygotowuje swój własny zestaw danych kwantowych (kubitów) do pewnego kodu za pomocą QEC. Powstałe stany kwantowe są następnie wpisywane do wspólnego kodu QEC przez dekoder, który chroni dane przed kolejnymi zakłóconymi operacjami.
Na etapie „kodera” sygnał jest przechwytywanypamięć kwantowa metodą STIRAP, która pozwala na spójne sprzężenie przychodzącego światła z niepromienistym stanem atomu. Zdolność do wychwytywania światła ze źródeł astronomicznych odpowiadających za stany kwantowe (oraz eliminacji szumu kwantowego i utraty informacji) może zmienić zasady gry w interferometrii. Co więcej, te ulepszenia będą miały wpływ na inne obszary astronomii, które również dzisiaj przechodzą rewolucyjne zmiany.
Jaki jest wynik finansowy?
Przejście na częstotliwości optyczne, taka siećobrazowanie kwantowe poprawi rozdzielczość obrazu o trzy do pięciu rzędów wielkości. Jego moc będzie wystarczająca do zobrazowania małych planet wokół pobliskich gwiazd, szczegółów układów gwiezdnych, kinematyki powierzchni gwiazd, dysków akrecyjnych i potencjalnie szczegółów wokół horyzontów zdarzeń czarnych dziur – żaden z obecnie planowanych projektów nie jest w stanie tego zrobić. W rzeczywistości, stosując nową technologię, ludzkość będzie miała do dyspozycji teleskop wielkości planety.
Czytaj więcej
Chińska sztuczna inteligencja przewiduje przebieg rakiet naddźwiękowych. Strajk odwetowy będzie przed nami
Z mieszaniny wirusa HPV, raka i kiły wyłoniły się „nieśmiertelne” komórki: co o nich wiadomo
Astronomowie z Japonii odkryli w galaktyce nieznaną strukturę