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Eine neue Quantentechnik könnte helfen, Teleskope in Planetengröße zu bauen

Lass das sacken.

Ein Teleskop bei Nacht links und eine wilde Kopffahrt in Lichtgeschwindigkeit rechts. 1, 2

Die Zukunft der Astronomie geht weit über das James-Webb-Weltraumteleskop hinaus.

Zum Beispiel ist es theoretisch möglich, Quantencomputer als Mittel zum Bau kolossaler, planetengroßer Teleskope zu verwenden, gemäß eine Studie gemeinsam mit einem Preprint-Server und ursprünglich gemeldet von Neuer Wissenschaftler.

Und wenn wir es zum Laufen bringen könnten, würde ein Planetenteleskop viel weiter in die großen schwarzen Abgründe des Weltraums blicken und das ferne Universum mit unvorstellbarer Auflösung abbilden.

Der Studie zufolge könnte ein solches Unterfangen „die astronomische Bildgebung revolutionieren“.

Zusammenführung astronomischer Daten mit Quantentechniken

In der Astronomie nennt man die Anordnung mehrerer Teleskope, die gemeinsam funktionieren, ein Interferometer – und diese ermöglichen im Wesentlichen Beobachtungen des Universums mit einer gigantischen Öffnung, wobei „physikalische Einschränkungen einschließlich Verlust“ und das Rauschen des Kosmos durch den Einsatz von Quantenkommunikationsmethoden überwunden werden.

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Die Studie schlägt eine Verarbeitung vorjedes Photon einzeln, wenn es aus einem anderen Universum in das Teleskop-Array knallt – was sich nach wahnsinnig akribischer Arbeit anhört, bis Sie die Kräfte eines Quantenspeichers berücksichtigen. Insbesondere das Phänomen der Quantenverschränkung würde es zwei oder mehr diskreten Teleskopen ermöglichen, Informationen auszutauscheneinander sofort.

Ein erster Schritt zur Astronomie der nächsten Generation mit Quantentechniken

Natürlich würde dies die Datenbank durcheinander bringen und ein Bild hinterlassen, das nur wenige entziffern könnten – aber ein selbstkorrigierendes Quantencomputer konnte Ordnung im Chaos sehen, Fehler ohne numerische Simulationen beheben – wie unsere vergleichsweise primitiven Computer.

Es ist eine wilde, inspirierende Idee, aber so groß wie ein PlanetQuantenteleskope theoretisch funktionieren könnte, bleibt das Problem der praktischen Umsetzung, wie eine unsäglich riesige Wand aus beispiellosen Herausforderungen. „Es gibt noch viele weitere Herausforderungen, die für ein Gerät in Planetengröße angegangen werden müssen, aber dies ist ein guter erster Schritt“, sagte der Hauptautor der Studie, Zixin Huang von der Macquarie University in Australien, laut Neuer Wissenschaftler Bericht.

Zusammenfassung:

Die Entwicklung hochauflösender optischer Interferometer mit großer Basislinie würde die astronomische Bildgebung revolutionieren. Klassische Techniken werden jedoch durch physikalische Einschränkungen wie Verluste, Rauschen und die Tatsache, dass das empfangene Licht im Allgemeinen Quantencharakter hat, behindert. Wir zeigen, wie es gehtÜberwinden Sie diese Probleme mit Quantenkommunikationstechniken.Wir stellen einen allgemeinen Rahmen für die Verwendung von Quantenfehlerkorrekturcodes zum Schutz und zur Abbildung von Sternenlicht vor, das an entfernten Teleskopstandorten empfangen wird.In unserem Schema wird der Quantenzustand des Lichts kohärent in einen nichtstrahlenden atomaren Zustand über eingefangenStimulierter adiabatischer Raman-Durchgang, der dann in einen Quantenfehlerkorrekturcode eingeprägt wird.Der Code schützt das Signal während nachfolgender möglicherweise verrauschter Operationen, die zum Extrahieren der Bildparameter erforderlich sind.Wir zeigen, dass selbst ein kleiner Quantenfehlerkorrekturcode einen signifikanten Schutz gegen Rauschen bieten kann.Für große Codes finden wir Rauschschwellen, unterhalb derer die Informationen be bewahrt.Unser Schema stellt eine Anwendung für kurzfristige Quantengeräte dar, die die Bildauflösung über das hinaus erhöhen können, was mit klassischen Techniken möglich ist.
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