Фотоны от далеких звезд не достигают наших детекторов до конца своего пути. Их поглощают пылевые облака, плотные атмосферы и другие препятствия. Большинство фотонов погибает по пути к детектору. Астрономы решают эту проблему, строя большие зеркала и собирая больше света. Но когда заканчиваются деньги или ресурсы, зеркало становится слишком тяжелым для перемещения. Изображение остается размытым.
Радиоастрономы решили эту проблему десятилетия назад. Они построили интерферометры – сеть маленьких телескопов, работающих как один большой объект наблюдения. Если время запуска сигналов точно отмерено, сигналы сливаются вместе. Расстояние между телескопами определяет четкость изображения. Если расстояние достаточно большое, можно получить изображение черной дыры на всей планете. Это работает отлично на радиоволнах.
Видимый свет сложнее. Сигналы разлагаются по мере движения фотонов между телескопами. До сих пор так и происходит.
Команда из Гарварда считает, что крошечные квантовые компьютеры могут спасти оптическую интерферометрию. Не огромные машины, а маленькие чипы. Они сохраняют информацию о фотонах до момента её использования.
“Я думаю, что это может стать очень перспективной областью, в которой можно сделать то, что невозможно с классическими системами.”
Михаил Лукин хорошо разбирается в этой области. Его команда, включая студента МИТа Максима Сиротина, занимается этим вопросом уже два года. В феврале они опубликовали доказательства своих теорий в журнале Nature. Сиротин первым представил доказательства своей теории.
Они использовали алмазы, очень маленькие. Содержащие дефекты кремния. Эти дефекты помогают хранить квантовую информацию с помощью спинов электронов и ядер кремния. Кубиты. Как классические биты, но более сложные.
Приборы были такими:
– Два телескопа, расположенные на расстоянии шести метров друг от друга.
– Связаны оптоволоконной линией длиной 1,5 км.
– Лазерный луч проходил через центр.
Они связали алмазы с помощью света перед измерениями. Затем они получили интерференционное изображение. Это работало. Два маленьких телескопа действовали как один большой.
Что произойдет, если заменить лазер на звездный свет?
В теории два маленьких телескопа могут создать изображение такого же качества, как у зеркала шириной 1,5 км. Если разместить телескопы ближе друг к другу, можно получить более четкие изображения экзопланет. Больше данных о движении звезд. Можно заметить то, что невозможно обнаружить с помощью современных приборов.
Это еще не готово для широкого использования. Лукин признает это. Это всего лишь лабораторные эксперименты. Оптоволоконная линия была заплетена, а не проложена через ущелье. Лазерный луч не был звездным светом. Чтобы превратить это в инструмент для картографирования неба, потребуются годы. Возможно, десятилетия.
Джон Монниер из Мичиганского университета не был частью этой команды. Он считает, что это прорыв. Новый способ использования старых методов. Но он предупреждает о возможных трудностях. Создание инфраструктуры сложно, дорого и медленно.
Пока мы находимся на начальном этапе. Тестируем разные технологии. Пытаемся понять, что эти устройства могут делать. Лукин видит путь впереди. Новые области применения.
Это практично сегодня? Нет. Но это открывает новые возможности?
Возможно.
