Fotony z odległych gwiazd docierają do naszych detektorów dopiero pod koniec swojej podróży. Są pochłaniane przez chmury pyłu, gęstą atmosferę i inne przeszkody. Większość fotonów ginie w drodze do detektora. Astronomowie rozwiązują ten problem budując większe zwierciadła i zbierając więcej światła. Ale kiedy skończą się pieniądze lub zasoby, lustro staje się zbyt ciężkie, aby je poruszyć. Obraz pozostaje niewyraźny.
Radioastronomowie rozwiązali ten problem kilkadziesiąt lat temu. Zbudowali interferometry – sieć małych teleskopów, które działają jak jeden duży obiekt obserwacyjny. Jeśli czasy wyzwalania sygnałów są dokładnie określone w czasie, sygnały łączą się ze sobą. Odległość między teleskopami decyduje o przejrzystości obrazu. Jeśli odległość jest wystarczająco duża, możliwe jest zobrazowanie czarnej dziury na całej planecie. Działa to świetnie na falach radiowych.
Światło widzialne jest bardziej złożone. Sygnały zanikają, gdy fotony przemieszczają się między teleskopami. To się wciąż dzieje.
Zespół z Harvardu wierzy, że małe komputery kwantowe mogą zaoszczędzić na interferometrii optycznej. Nie ogromne maszyny, ale małe chipy. Przechowują informacje o fotonach do czasu ich wykorzystania.
„Myślę, że może to być bardzo obiecujący obszar, w którym można robić rzeczy, które nie są możliwe w przypadku klasycznych systemów.”
Michaił Łukin jest dobrze zorientowany w tej dziedzinie. Jego zespół, w skład którego wchodzi student MIT Maxim Sirotin, pracuje nad tym zagadnieniem od dwóch lat. W lutym opublikowali dowody na poparcie swoich teorii w czasopiśmie Nature. Sirotin jako pierwszy przedstawił dowody swojej teorii.
Używali diamentów, bardzo małych. Zawiera defekty krzemu. Defekty te pomagają przechowywać informację kwantową za pomocą spinów elektronów i jąder krzemu. Kubity. Podobnie jak klasyczne bity, ale bardziej złożone.
Urządzeniami były:
– Dwa teleskopy umieszczone w odległości sześciu metrów od siebie.
– Połączone linią światłowodową o długości 1,5 km.
– Promień lasera przeszedł przez środek.
Przed wykonaniem pomiarów połączyli diamenty za pomocą światła. Następnie uzyskali obraz interferencyjny. To zadziałało. Dwa małe teleskopy działały jak jeden duży.
Co się stanie, jeśli zastąpisz laser światłem gwiazd?
Teoretycznie dwa małe teleskopy mogłyby dać obraz o tej samej jakości, co lustro o szerokości 1,5 km. Umieszczając teleskopy bliżej siebie, można uzyskać wyraźniejsze obrazy egzoplanet. Więcej danych na temat ruchu gwiazd. Można zauważyć rzeczy, których nie da się wykryć nowoczesnymi instrumentami.
Nie jest jeszcze gotowy do powszechnego stosowania. Łukin to przyznaje. To tylko eksperymenty laboratoryjne. Linia światłowodowa została raczej spleciona niż przeprowadzona przez wąwóz. Promień lasera nie był światłem gwiazd. Przekształcenie tego w narzędzie do mapowania nieba zajmie lata. Być może dziesięciolecia.
John Monnier z Uniwersytetu Michigan nie był częścią tego zespołu. Uważa, że to przełom. Nowy sposób wykorzystania starych metod. Ostrzega jednak przed możliwymi trudnościami. Budowa infrastruktury jest trudna, kosztowna i powolna.
Wciąż jesteśmy na początkowym etapie. Testujemy różne technologie. Próbujemy zrozumieć, co potrafią te urządzenia. Lukin widzi ścieżkę przed sobą. Nowe obszary zastosowań.
Czy jest to dzisiaj praktyczne? Nie. Ale czy otwiera to nowe możliwości?
Może.
