Алгоритам инспирисан квантом могао би да помогне у откривању скривених космичких објеката

Квантна физика може бити тајни састојак за разумевање космичких објеката које наши телескопи не могу да нам прикажу до детаља, или уопште.

Да бисмо разумели простор, прикупљамо и анализирамо светлост која путује од објеката попут звезда у наше телескопе, али та светлост не путује увек правим линијама. Често, док пролази поред веома масивног објекта, као што је планета или црна рупа, путања светлости се савија и ствара изобличене слике као да је додатно сочиво додато негде на путу.

Али шта је са објектима који нису космички тешкаши и имају релативно мале масе? Традиционалне методе снимања боре се са таквим догађајима „микроленсинга“, али Зхеннинг Лиу са Универзитета Мериленд и његове колеге су сада показали да би протокол за анализу светлости који објашњава њену квантност могао бити много бољи.

Они су се фокусирали на искориштавање квантних својстава светлости да би се уочила маса објеката који узрокују микроленсинг. Лиу каже да истраживачи могу да кажу када се деси догађај микроленсинга, јер светлост постаје светлија. Ово им омогућава да знају да постоји објекат између нас и извора светлости, али ако тај објекат није огроман, не могу закључити његову масу на основу својстава светлости коју телескопи већ мере. Такви објекти могу укључивати мале, изоловане црне рупе, па чак и неке одметнуте планете.

Али светлост је направљена од фотона, који су квантне честице, тако да се информације о њиховом путовању ка Земљи такође кодирају у њихова квантна својства. Нарочито, кад год фотон има могућност да крене на више различитих путања око објекта, од којих свака захтева различито време путовања, та разлика мења квантна својства фотона. Пошто квантне честице понекад могу да се понашају као таласи, ови фотони могу ефикасно да обиђу обе путање око објекта истовремено, попут воденог таласа који наилази на стену. Протокол тима се истиче у издвајању временске разлике између оба пута, која се затим може превести у масу објекта.

Лиу каже да планета или црна рупа која ствара микроленсинг не би нужно била невидљива у свим другим посматрањима. Али те методе могу захтевати сакупљање много више светлости, што је еквивалентно изградњи све већих телескопа. Квантни приступ би функционисао са релативно мало фотона.

На пример, математичка анализа његовог тима показала је да би протокол добро функционисао за звезде у галактичком испупчењу, делу Млечног пута где су тамни објекти раније откривени кроз студије гравитационог сочива. Пошто нови протокол не захтева пуноправни квантни рачунар и могао би да се имплементира са више стандардних уређаја који хватају и анализирају један по један фотон у комбинацији са конвенционалним рачунарима, такође има шансе да буде тестиран у пракси у року од неколико година.

Данијел Ои са Универзитета Стратклајд у Великој Британији каже да квантни приступ нуди експоненцијално побољшање у могућности извлачења информација о временском кашњењу из светлости, предност коју он упоређује са светим гралом квантне технологије. Ои каже да су квантне технологије природна утакмица за слабе астрономске сигнале као што је мали број фотона, јер је квантна теорија порекло многих ограничења о томе колико прецизно се нешто може измерити у физици.

Референца: арКсивДОИ: 10.48550/арКсив.2510.07898