Квантовая телепортация поможет создать гигантские телескопы

Физики предложили использовать феномен квантовой телепортации — мгновенной передачи квантового состояния — для того, чтобы создавать крупные телескопы-интерферометры. Авторы утверждают, что современные технологии допускают создание подобных устройств размером до 30 километров. Описание идеи опубликовано на сервере препринтов arXiv.org.

На данный момент диаметр самых крупных сплошных зеркал оптических телескопов составляет около 10 метров. В течение ближайших лет будут запущены в работу обсерватории нового поколения, диаметр телескопов которых будет достигать нескольких десятков метров. Однако существует альтернативный способ создания крупных телескопов, который не требует изготовления огромных зеркал. Подобные приборы — интерферометры — используют фотоны, собранные парами небольших установок, находящихся на расстоянии друг от друга. Если провести наблюдения с различными расстояниями между телескопами, то можно восстановить изображение объекта с разрешением, которое будет примерно соответствовать телескопу с диаметром зеркала, равным наибольшему расстоянию. Эта идея часто используется в радиоастрономии, но лишь изредка в оптической. Самый крупный оптический интерферометр — американский инструмент CHARA, который позволил сделать несколько открытий, в том числе обнаружить пятна на другой звезде и напрямую измерить диаметр экзопланеты.

При создании подобных устройств часто возникает проблема: фотоны теряются при движении от телескопов к центральному интерферометру. Из-за этого подобные телескопы могут наблюдать лишь самые яркие объекты. Несколько лет назад ученые предложили использовать в работе таких телескопов квантовую телепортацию — явление передачи квантового состояния при помощи запутанных частиц. Для этого в каждом телескопе нужно непрерывно создавать пары запутанных частиц, таких как фотоны. Один из них должен направляться в центральный интерферометр, а второй — оставаться у телескопа. Во время наблюдений получаемый из космоса фотон особым образом взаимодействует с хранящимся в телескопе. Это меняет состояние ушедшего в интерферометр на такое же, какое было у фотона, пришедшего из космоса, и таким образом позволяет «увидеть» нужный астрономический объект.

По оценкам астрономов, во время применения этой технологии для телескопа CHARA нужно будет создать порядка 10¹¹ пар запутанных частиц в секунду. На текущем уровне развития техники это невозможно. В новой работе американские физики усовершенствовали схему интерферометра с квантовой телепортацией, добавив в нее специальные блоки квантовой памяти. Это уменьшило необходимое количество запутанных пар на семь порядков.

Подобные устройства разрабатываются для того, чтобы развивать такие технологии, как квантовый интернет, но «квантовый телескоп» гораздо более требователен именно в плане необходимой частоты генерации запутанных частиц. В результате авторы приходят к выводу, что уже сегодня возможно реализовать проект оптического интерферометра с базой в 30 километров. Подобный телескоп будет получать изображения рекордного качества, которые намного превосходят результат существующих и планируемых приборов. Более того, дальнейшее развитие квантовых технологий приведет к тому, что можно будет создавать еще более крупные установки, возможно, даже размером с диаметр Земли или больше.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.