تلسکوپهای کوانتومی مرزهای وضوح در نجوم را جابهجا میکنند
پژوهشگران دانشگاه هاروارد در مطالعهای پیشگامانه که در مجله معتبر نیچر منتشر شده است راهکاری نوین برای استفاده از درهمتنیدگی کوانتومی در تشخیص سیگنالهای نوری بسیار ضعیف اجرام آسمانی ارائه دادند. این دستاورد میتواند مسیر را برای ساخت تلسکوپهای نوری با وضوحی بیسابقه و فراتر از محدودیتهای فیزیکی فعلی هموار کند.
چالش تداخلسنجی نوری و سد ۳۰۰ متری
به گزارش برنا، در دنیای نجوم تداخلسنجی روشی است که با ترکیب نور چندین آشکارساز مجزا تصویری با وضوح یک تلسکوپ غولپیکر (به اندازه فاصله میان آشکارسازها) ایجاد میکند. نمونه بارز این فناوری، تلسکوپ افق رویداد بود که با ترکیب سیگنالهای رادیویی در ابعاد قارهای، اولین تصویر از یک سیاهچاله را ثبت کرد.
با این حال پیادهسازی این روش در نور مرئی و فروسرخ بسیار دشوارتر است؛ زیرا فوتونهای نوری باید به صورت فیزیکی به یک مرکز مشترک منتقل شوند. به دلیل افت سریع اطلاعات در طول مسیر شبکههای تداخلسنج نوری فعلی به فواصل حداکثر ۳۰۰ متر محدود شدهاند که این موضوع وضوح تصاویر را به شدت محدود میکند.
درهمتنیدگی کوانتومی؛ پلی میان آشکارسازها
گروه پژوهشی به سرپرستی پیتر یان استاس در هاروارد برای غلبه بر این محدودیت به سراغ نظریهای رفتند که در سال ۲۰۱۲ توسط دنیل گاتسمن مطرح شده بود. بر اساس این نظریه اگر دو آشکارساز در حالت درهمتنیدگی کوانتومی قرار گیرند، میتوان اطلاعات فوتون ورودی را بدون نیاز به انتقال فیزیکی آن به مرکز ثبت و پردازش کرد.
تیم هاروارد برای عملی کردن این ایده از حافظههای کوانتومی ساخته شده از نقصهای سیلیکونی در نانوحفرههای الماس استفاده کردند. این حافظهها قادرند اطلاعات کوانتومی را برای مدت قابل توجهی ذخیره کنند.
رکوردشکنی در مسافت ۱.۵ کیلومتری
در این آزمایش محققان موفق شدند درهمتنیدگی را بین دو حافظه کوانتومی که در ایستگاههای مجزا با فاصله ۱.۵۵ کیلومتر قرار داشتند، برقرار کنند. این مسافت بیش از پنج برابر طولانیتر از خطوط پایه در تداخلسنجهای نوری امروزی است. این سیستم با استفاده از روش آشکارسازی فوتون غیرمحلی توانست سیگنالهای نوری بسیار ضعیف (در سطح تک فوتون) را شناسایی و نویزهای پسزمینه را فیلتر کند.
آینده تصویربرداری از اعماق فضا
اگرچه این فناوری هنوز در مراحل اولیه است و چالشهایی مانند سرعت پایین جمعآوری دادهها (حدود ۱۲ میلیهرتز) و نویز در سطوح بسیار کمنور وجود دارد، اما آزمایش اخیر ثابت کرد که اجزای اصلی یک تداخلسنج کوانتومی میتوانند در دنیای واقعی با هم کار کنند.
دانشمندان امیدوارند با بهبود نرخ تولید درهمتنیدگی این روش نه تنها منجر به ساخت تلسکوپهایی با قدرت تفکیک خیرهکننده شود بلکه تحولی بنیادین در ارتباطات اعماق فضا و روشهای تصویربرداری کوانتومی ایجاد کند.
انتهای پیام/
