การปฏิวัติกำลังเกิดขึ้นในดาราศาสตร์ การศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบได้ก้าวหน้าไปมากในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา
เทคโนโลยีควอนตัมช่วยได้
จากผลการศึกษาล่าสุดโดยนักวิจัยจากออสเตรเลียและสิงคโปร์ เทคโนโลยีควอนตัมใหม่จะปรับปรุง VLBI แบบออปติคอล การเปลี่ยนผ่านรามันอะเดียแบติกแบบกระตุ้น (STIRAP) เป็นกระบวนการที่ช่วยให้สามารถถ่ายโอนประชากรระหว่างสถานะควอนตัมที่เกี่ยวข้องสองสถานะได้โดยใช้พัลส์แม่เหล็กไฟฟ้า (แสง) ที่เชื่อมโยงกันอย่างน้อยสองพัลส์ ควบคุมการเปลี่ยนแปลงของอะตอมสามระดับหรือระบบหลายระดับ กระบวนการเป็นรูปแบบหนึ่งของการควบคุมที่สอดคล้องกันระหว่างรัฐ โดยพื้นฐานแล้ว ช่วยให้สามารถส่งข้อมูลควอนตัมได้โดยไม่สูญเสีย
เมื่อใช้การแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม(การแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม, QEC) วิธีนี้อาจทำให้สามารถสังเกต VLBI ได้ที่ความยาวคลื่นที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ก่อนหน้านี้ เมื่อรวมเข้ากับเครื่องมือยุคหน้า เทคนิคนี้จะช่วยให้สามารถศึกษาหลุมดำ ดาวเคราะห์นอกระบบ ระบบสุริยะ และพื้นผิวของดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกลได้ละเอียดมากขึ้น
อินเทอร์เฟอโรเมททำงานอย่างไร?
พูดง่ายๆ ก็คือ วิธีอินเทอร์เฟอโรเมทประกอบด้วยการรวมแสงจากกล้องโทรทรรศน์หลายดวงรอบโลกเพื่อสร้างภาพของวัตถุที่อาจแก้ไขได้ยากเกินไป อินเทอร์เฟอโรเมทรีเส้นพื้นฐานที่ยาวมากหมายถึงเทคนิคพิเศษที่ใช้ในดาราศาสตร์วิทยุ โดยสัญญาณจากแหล่งกำเนิดวิทยุดาราศาสตร์ (หลุมดำ ควาซาร์ พัลซาร์ เนบิวลากำเนิดดาว ฯลฯ) จะถูกนำมารวมกันเพื่อสร้างภาพที่มีรายละเอียดของโครงสร้างและกิจกรรมของมัน ในช่วงไม่กี่ปีมานี้ VLBI ได้ให้ภาพที่มีรายละเอียดมากที่สุดของดาวฤกษ์ที่โคจรรอบราศีธนู A* (Sgr A*) ซึ่งเป็นหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางกาแลคซี
นอกจากนี้ยังอนุญาตให้นักดาราศาสตร์จากการทำงานร่วมกันอีกด้วยEvent Horizon Telescope (EHT) เพื่อถ่ายภาพหลุมดำ (M87) และ Sgr A เป็นครั้งแรก แต่ดังที่ได้กล่าวไว้ในการศึกษานี้ อินเตอร์เฟอโรเมทแบบคลาสสิกและในความเป็นจริง การสร้างกล้องโทรทรรศน์ขนาดโลกยังคงถูกขัดขวางโดย ข้อจำกัดทางกายภาพหลายประการ ซึ่งรวมถึงการสูญเสียข้อมูล สัญญาณรบกวน และความจริงที่ว่าแสงที่เกิดขึ้นนั้นโดยทั่วไปแล้วจะเป็นควอนตัมในธรรมชาติ (โดยที่โฟตอนพันกัน) ด้วยการขจัดข้อจำกัดเหล่านี้ ทำให้สามารถใช้ VLBI เพื่อการวิจัยทางดาราศาสตร์ที่แม่นยำยิ่งขึ้นได้
วิธีแก้ไขปัญหา
ดังที่นักวิทยาศาสตร์อธิบายไว้ในบทความเรื่อง “Visualizing Stars”ด้วยการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม” กระบวนการที่พวกเขาจินตนาการจะเกี่ยวข้องกับการรวมแสงดาวเข้ากับสถานะอะตอม "มืด" ที่สอดคล้องกัน ขั้นตอนต่อไปคือการจับคู่แสงกับ QEC ซึ่งเป็นเทคนิคที่ใช้ในการคำนวณควอนตัมเพื่อปกป้องข้อมูลควอนตัมจากข้อผิดพลาดเนื่องจากการแยกส่วนและ "สัญญาณรบกวนควอนตัม" อื่นๆ แต่ตามที่นักวิทยาศาสตร์ตั้งข้อสังเกตไว้ วิธีการเดียวกันนี้จะให้อินเทอร์เฟอโรเมทที่ละเอียดและแม่นยำยิ่งขึ้น
การทดสอบทฤษฎี
เพื่อทดสอบทฤษฎีของพวกเขา ทีมงานได้พิจารณาดูสถานการณ์ที่วัตถุสองชิ้นที่แยกจากกันด้วยระยะทางไกลรวมตัวกันรวบรวมแสงทางดาราศาสตร์ แต่ละตัวจะแชร์สิ่งกีดขวางที่กระจายไว้ล่วงหน้าและมี "หน่วยความจำควอนตัม" ที่แสงถูกดักไว้ และแต่ละคนก็เตรียมชุดข้อมูลควอนตัม (qubits) ของตัวเองลงในโค้ดบางส่วนด้วย QEC จากนั้นสถานะควอนตัมที่ได้จะถูกพิมพ์ลงในรหัส QEC ทั่วไปโดยตัวถอดรหัส ซึ่งช่วยปกป้องข้อมูลจากการดำเนินการที่มีเสียงดังในภายหลัง
ที่ระยะ "ตัวเข้ารหัส" สัญญาณจะถูกจับเข้าไปหน่วยความจำควอนตัมโดยใช้วิธี STIRAP ซึ่งช่วยให้แสงที่เข้ามาสามารถเชื่อมโยงกับสถานะที่ไม่แผ่รังสีของอะตอมได้อย่างสอดคล้องกัน ความสามารถในการจับแสงจากแหล่งทางดาราศาสตร์ที่อธิบายสถานะควอนตัม (และกำจัดสัญญาณรบกวนควอนตัมและการสูญเสียข้อมูล) อาจเป็นตัวเปลี่ยนเกมสำหรับอินเตอร์เฟอโรเมท นอกจากนี้ การปรับปรุงเหล่านี้จะส่งผลกระทบต่อดาราศาสตร์ในด้านอื่นๆ ที่กำลังเกิดการเปลี่ยนแปลงแบบปฏิวัติในปัจจุบันเช่นกัน
บรรทัดล่างคืออะไร?
การเปลี่ยนไปใช้ความถี่ออปติคัล เช่น เครือข่ายการถ่ายภาพควอนตัมจะปรับปรุงความละเอียดของภาพได้สามถึงห้าลำดับความสำคัญ พลังของมันจะเพียงพอที่จะสร้างภาพดาวเคราะห์ขนาดเล็กรอบดาวฤกษ์ใกล้เคียง รายละเอียดของระบบดาว จลนศาสตร์ของพื้นผิวดาว แผ่นเพิ่มมวล และรายละเอียดที่เป็นไปได้รอบขอบฟ้าเหตุการณ์หลุมดำ - ไม่มีโครงการใดที่วางแผนไว้ในขณะนี้ที่สามารถทำได้ อันที่จริง โดยการใช้เทคโนโลยีใหม่ มนุษยชาติจะมีกล้องโทรทรรศน์ขนาดเท่าดาวเคราะห์
อ่านเพิ่มเติม
AI ของจีนทำนายวิถีขีปนาวุธที่มีความเร็วเหนือเสียง การประท้วงตอบโต้จะเกิดขึ้นข้างหน้า
จากส่วนผสมของ HPV มะเร็งและซิฟิลิส เซลล์ "อมตะ" กลับกลายเป็น: สิ่งที่รู้เกี่ยวกับพวกเขา
นักดาราศาสตร์จากประเทศญี่ปุ่นพบโครงสร้างที่ไม่รู้จักในกาแลคซี