V astronómii prebieha revolúcia. Štúdium exoplanét pokročilo za posledných 10 rokov,
Pomôže kvantová technológia
Podľa nedávnej štúdie výskumníkov zAustrália a Singapur, nová kvantová technológia zlepší optické VLBI. Stimulovaný Ramanov adiabatický prechod (STIRAP) je proces, ktorý umožňuje prenos populácie medzi dvoma aplikovateľnými kvantovými stavmi pomocou aspoň dvoch koherentných elektromagnetických (svetelných) impulzov. Ovládajú prechody trojúrovňového atómu alebo viacúrovňového systému. Proces je formou koherentnej kontroly medzi štátmi. V podstate umožňuje prenos kvantových informácií bez straty.
Pri použití kvantovej korekcie chýb(kvantová korekcia chýb, QEC) táto metóda môže umožniť uskutočnenie pozorovaní VLBI na vlnových dĺžkach, ktoré boli predtým nedostupné. Po integrácii s nástrojmi novej generácie by táto technika mohla umožniť podrobnejšie štúdie čiernych dier, exoplanét, slnečnej sústavy a povrchov vzdialených hviezd.
Ako funguje interferometria?
Jednoducho povedané, metóda interferometrie pozostáva zkombinovaním svetla z viacerých teleskopov okolo Zeme, aby sa vytvorili obrazy objektu, ktorý by inak bolo príliš ťažké rozlíšiť. Interferometria s veľmi dlhou základnou čiarou označuje špeciálnu techniku používanú v rádioastronómii, pri ktorej sa kombinujú signály z astronomických rádiových zdrojov (čierne diery, kvazary, pulzary, hmloviny tvoriace hviezdy atď.), aby sa vytvorili podrobné obrazy ich štruktúry a aktivity. V posledných rokoch poskytla VLBI doteraz najpodrobnejšie snímky hviezd obiehajúcich okolo Sagittarius A* (Sgr A*), supermasívnej čiernej diery v strede Galaxie.
To tiež umožnilo astronómom zo spolupráceEvent Horizon Telescope (EHT) na vytvorenie prvej snímky čiernej diery (M87) a samotného Sgr A. Ako však poznamenali v štúdii, klasickej interferometrii a v skutočnosti aj vytvoreniu ďalekohľadu veľkosti Zeme stále bránia viaceré fyzické obmedzenia. Medzi ne patrí strata informácií, šum a skutočnosť, že výsledné svetlo je typicky kvantovej povahy (kde sú fotóny zapletené). Odstránením týchto obmedzení by sa VLBI dalo použiť na oveľa presnejší astronomický výskum.
Riešenie problému
Ako vedci opisujú v článku „Vizualizácia hviezds kvantovou korekciou chýb“, proces, ktorý si predstavujú, by zahŕňal koherentnú väzbu hviezdneho svetla na „temné“ atómové stavy. Ďalším krokom je spojenie svetla s QEC, technikou používanou v kvantových výpočtoch na ochranu kvantových informácií pred chybami spôsobenými dekoherenciou a iným „kvantovým šumom“. Ako však vedci poznamenávajú, rovnaká metóda poskytne podrobnejšiu a presnejšiu interferometriu.
Testovanie teórie
Na otestovanie svojej teórie sa tím pozrel nascenár, v ktorom dva objekty oddelené veľkými vzdialenosťami zbierajú astronomické svetlo. Každý z nich zdieľa vopred distribuované zapletenie a obsahuje „kvantovú pamäť“, do ktorej je uväznené svetlo, a každý pripravuje svoj vlastný súbor kvantových údajov (qubitov) do nejakého kódu s QEC. Výsledné kvantové stavy sú potom dekodérom vtlačené do spoločného QEC kódu, ktorý chráni dáta pred následnými hlučnými operáciami.
V štádiu „kódovača“ sa signál zachytíkvantovej pamäte pomocou metódy STIRAP, ktorá umožňuje koherentne spájať prichádzajúce svetlo s nežiariacim stavom atómu. Schopnosť zachytiť svetlo z astronomických zdrojov, ktoré zodpovedajú za kvantové stavy (a eliminovať kvantový šum a stratu informácií), by mohla zmeniť hru pre interferometriu. Okrem toho tieto vylepšenia ovplyvnia ďalšie oblasti astronómie, ktoré dnes tiež prechádzajú revolučnými zmenami.
Čo je spodnom riadku?
Prepínanie na optické frekvencie, taká sieťkvantové zobrazovanie zlepší rozlíšenie obrazu o tri až päť rádov. Jeho sila bude dostatočná na zobrazenie malých planét okolo blízkych hviezd, detailov hviezdnych systémov, kinematiky hviezdnych povrchov, akrečných diskov a potenciálne detailov okolo horizontov udalostí čiernych dier – žiadny z projektov, ktoré sú v súčasnosti plánované, to nedokáže. V skutočnosti bude mať ľudstvo použitím novej technológie k dispozícii teleskop veľkosti planéty.
Čítaj viac
Čínska AI predpovedá priebeh hypersonických rakiet. Čaká nás odvetný štrajk
Zo zmesi HPV, rakoviny a syfilisu sa ukázali „nesmrteľné“ bunky: čo je o nich známe
Astronómovia z Japonska našli v galaxii neznámu štruktúru