Photonen von entfernten Sternen haben einen schlechten Lauf. Staubwolken. Dicke Atmosphären. Verlustbehaftete Optik. Die meisten sterben auf dem Weg zu Ihrem Detektor. Astronomen beheben dieses Problem, indem sie größere Spiegel bauen, die mehr Licht sammeln. Bis Ihnen das Geld oder die Physik ausgeht. Dann wird der Spiegel zu schwer, um ihn zu bewegen. Das Bild bleibt unscharf.
Radioastronomen haben dies vor Jahrzehnten gelöst. Sie bauten Interferometer. Netzwerke kleiner Teleskope, die wie ein großes Auge wirken. Wenn das Timing genau ist, kombinieren sich die Signale. Die „Grundlinie“ – der Abstand zwischen den Teleskopen – bestimmt die Schärfe. Gehen Sie weit genug. Kartieren Sie den Schatten eines Schwarzen Lochs auf der ganzen Welt. Es funktioniert wunderbar bei Radiowellenlängen.
Sichtbares Licht ist schwieriger. Viel schwieriger. Signale verfallen. Photonen gehen zwischen Teleskopen verloren. Bisher.
Ein Harvard-Team sagt, winzige Quantencomputer könnten die optische Interferometrie retten. Keine riesigen Maschinen. Kleine Chips. Sie behalten die Photoneninformationen, bis es Zeit ist, sie zu lesen.
„Ich denke, dass dies wirklich ein sehr spannender Bereich werden könnte, in dem man Dinge tun könnte, die klassische Systeme nicht können.“
Mikhail Lukin kennt sich aus. Sein Team, zu dem auch der MIT-Doktorand Maxim Sirotin gehört, verfolgt dieses Problem seit zwei Jahren. Anfang dieses Jahres haben sie den Beweis erbracht. Ein Artikel erschien im Februar in Nature. Sirotin war mit einem Proof-of-Concept der Erste.
Sie verwendeten Diamanten. Winzige. Mit Siliziumdefekten. Diese Spots speichern Quanteninformationen mithilfe von Elektronenspins und Siliziumkernen. Qubits. Wie klassische Stücke, aber seltsamer.
Hier war das Setup:
– Zwei „Teleskope“ (Empfänger) im Abstand von sechs Metern.
– Verbunden durch eine 1,5 km lange Glasfaserspule.
– Ein schwacher Laser strahlte durch die Mitte.
Sie verwickelten die Diamantsplitter mittels Licht, bevor sie den Laser vermessen. Dann ermittelten sie das Interferenzmuster. Es hat funktioniert. Zwei kleine Augen wirken wie ein großes Auge.
Was passiert, wenn Sie den Laser durch Sternenlicht ersetzen?
Theoretisch könnten die beiden kleinen Teleskope ein Bild erzeugen, das so scharf ist wie ein 1,5 km breiter Spiegel. Die Teleskope weiter auseinander bewegen? Erhalten Sie schärfere Bilder von Exoplaneten. Bessere Daten über Sternbewegungen. Fangen Sie Dinge ein, die aktuelle Zielfernrohre übersehen.
Es ist noch nicht für die Hauptsendezeit bereit. Lukin gibt es zu. Dies ist eine Labordemo. Die Faser war aufgerollt und nicht über eine Schlucht gespannt. Der Laser war kein Sternenlicht. Es dauert Jahre, daraus ein Sky-Mapping-Tool zu machen. Vielleicht Jahrzehnte.
John Monnier von der Michigan University war nicht im Team. Er hält es ohnehin für einen Durchbruch. Eine neue Möglichkeit, die alte Technik zum Laufen zu bringen. Doch er warnt vor Hürden. Der Aufbau der Infrastruktur ist schwierig. Teuer. Langsam.
Wir stehen also noch am Anfang. Testen verschiedener Technologien. Herausfinden, was diese Maschinen tatsächlich können. Lukin sieht einen Weg nach vorne. Eine neue Klasse von Anwendungen.
Ist es heute praktisch? Nein. Öffnet es die Tür?
Vielleicht.
