Calculatoarele cuantice care își pot corecta propriile greșeli ar putea face posibilă construirea de telescoape uriașe, de dimensiunea unei planete. Abordarea le-ar putea permite astronomilor să treacă de constrângerile telescoapelor actuale pentru a vedea mai bine obiectele îndepărtate din spațiu.
Astronomii care încearcă să realizeze imagini ale stelelor și planetelor îndepărtate depind foarte mult de radiațiile slabe care ajung la telescoapele lor. Ei pot crește rezoluția folosind rețele de telescoape interconectate, numite interferometre astronomice. Cu toate acestea, pentru a obține imagini clare ale unora dintre cele mai îndepărtate obiecte, astfel de rețele ar trebui să se întindă pe mii de kilometri. Din nefericire, la această dimensiune, tehnicile de clarificare a imaginii bazate pe fizica clasică nu mai funcționează.
„Deși astronomii pot ignora adesea cuanticitatea luminii, atunci când cantitatea de lumină care ajunge la telescop este foarte mică, particulele nu se mai comportă în moduri clasice. Asta înseamnă că această lumină este cu adevărat cuantică. Pur și simplu nu există nicio modalitate de a o ocoli”, a declarat Daniel Gottesman din cadrul Universității din Maryland, care nu a fost implicat în proiect.
În prezent, Zixin Huang și colegii acestuia din cadrul Universității Macquarie au descoperit un mod prin care interferometrele mari ar putea transforma cu succes lumina provenită de la stele îndepărtate, care ajunge la telescoape sub forma unor particule singulare, în imagini clare, folosind o tehnică dezvoltată inițial pentru comunicare.
Un telescop care prezintă abordarea lui Huang și a echipei ei ar putea folosi metode cuantice pentru a descoperi informații neclare. Pe măsură ce particulele de lumină stelară intră în telescop, momentul în care acestea ajung și energiile lor ar putea fi înregistrate într-o versiune cuantică a unui hard disk.
Informațiile despre lumina emisă de o singură stea și detectată de diferite telescoape în cadrul interferometrului ar fi interconectate mecanic și cuantic. Aceasta înseamnă că diferite telescoape pot acționa eficient ca un sigur telescop mai mare, fără a pierde date atunci când acestea comunică unul cu celălalt pentru a crea o imagine.
Pentru a procesa informația, oamenii de știință ar putea folosi computere cuantice programate pentru a-și găsi și corecta propriile greșeli în timpul calculului. Fără acest sistem, procesul ar putea fi vulnerabil la producerea de erori care ar afecta imaginea finală.
Echipa lui Huang este prima care propune utilizarea acestor calculatoare cuantice cu auto-corecție în domeniul astronomiei, iar analiza lor arată că acestea ar putea produce imagini clare chiar dacă, în unele cazuri, mai mult de 10% din datele cu privire la lumina produsă de stele ar fi eronate.
Datorită mecanicii cuantice, un telescop gigant, care folosește metoda echipei, ar putea avea o rezoluție de mii de ori mai mare decât orice interferometru existent sau planificat.
„Acesta este un exemplu de utilizare a tehnologiei cuantice pentru o sarcină în care un omolog clasic pur și simplu nu există. De asemenea, cercetătorii oferă o modalitate de a ocoli o limitare clasică”, a declarat Emil Khabiboulline din cadrul Universității Harvard.
Multe dintre componentele necesare pentru a construi un telescop care să înglobeze noul sistem au fost deja testate individual. Cu toate acestea, există unele obstacole, precum asigurarea faptului că schimbul de date cuantice dintre telescoapele îndepărtate dintr-o matrice nu este foarte costisitor. „Deși există multe alte provocări care trebuie abordate pentru un dispozitiv de dimensiunea unei planete, acesta este un prim pas important”, a declarat Huang.
