Фотони від далеких зірок не сягають наших детекторів до кінця свого шляху. Їх поглинають пилові хмари, щільні атмосфери та інші перешкоди. Більшість фотонів гине на шляху до детектора. Астрономи вирішують цю проблему, будуючи великі дзеркала та збираючи більше світла. Але коли закінчуються гроші чи ресурси, дзеркало стає надто важким для переміщення. Зображення залишається розмитим.
Радіоастрономи вирішили цю проблему десятиліття тому. Вони побудували інтерферометри – мережу дрібних телескопів, які працюють як один великий об’єкт спостереження. Якщо час запуску сигналів точно виміряно, сигнали зливаються разом. Відстань між телескопами визначає чіткість зображення. Якщо відстань досить велика, можна отримати зображення чорної дірки по всій планеті. Це працює добре на радіохвилях.
Видимий світло складніше. Сигнали розкладаються принаймні руху фотонів між телескопами. Досі так і відбувається.
Команда з Гарварду вважає, що крихітні квантові комп’ютери можуть урятувати оптичну інтерферометрію. Чи не величезні машини, а маленькі чіпи. Вони зберігають інформацію про фотони до її використання.
“Я думаю, що це може стати дуже перспективною областю, в якій можна зробити те, що неможливо з класичними системами.”
Михайло Лукін добре розуміється на цій галузі. Його команда, включаючи студента МІТ Максима Сиротіна, займається цим питанням вже два роки. У лютому вони опублікували докази своїх теорій у журналі Nature. Сиротин першим подав докази своєї теорії.
Вони використовували алмази дуже маленькі. Дефекти кремнію, що містять. Ці дефекти допомагають зберігати квантову інформацію за допомогою спинів електронів та ядер кремнію. Кубіти. Як класичні біти, але складніші.
Прилади були такими:
– Два телескопи, розташовані на відстані шести метрів один від одного.
– Пов’язані оптоволоконною лінією завдовжки 1,5 км.
– Лазерний промінь проходив через центр.
Вони пов’язали алмази за допомогою світла перед вимірами. Потім вони отримали інтерференційне зображення. Це працювало. Два маленькі телескопи діяли як один великий.
Що станеться, якщо замінити лазер на зоряне світло?
Теоретично два маленьких телескопа можуть створити зображення такої ж якості, як у дзеркала шириною 1,5 км. Якщо розмістити телескопи ближче один до одного, можна отримати чіткіші зображення екзопланет. Більше даних про рух зірок. Можна помітити, що неможливо виявити за допомогою сучасних приладів.
Це ще готове широкого використання. Лукін визнає це. Це лише лабораторні експерименти. Оптоволоконна лінія була заплетена, а не прокладена через ущелину. Лазерний промінь не був зоряним світлом. Щоб перетворити це на інструмент для картографування неба, знадобляться роки. Можливо, десятиліття.
Джон Моннієр з університету Мічігану не був частиною цієї команди. Він вважає, що це є прорив. Новий метод використання старих способів. Але він попереджає про можливі труднощі. Створення інфраструктури складно, дорого та повільно.
Поки що ми на початковому етапі. Тестуємо різні технології. Намагаємося зрозуміти, що ці пристрої можуть робити. Лукін бачить шлях попереду. Нові сфери застосування.
Це практично сьогодні? Ні. Але чи це відкриває нові можливості?
Можливо.
