Una técnica de computación cuántica nos permitirá crear telescopios como nunca antes vistos

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Una técnica de computación cuántica nos permitirá crear telescopios como nunca antes vistos

Imagen directa del exoplaneta YSES 2b y su estrella anfitriona. / ESO/SPHERE/VLT/Bohn et al.

Un equipo de investigadores sugiere usar métodos de computación cuántica para construir una inmensa variedad de telescopios espaciales que podrían alcanzar el tamaño de planetas. La nueva propuesta, aún no revisada por pares, está disponible en el sitio de pre-impresión ArXiv.

Según los autores del estudio, estos observatorios serían capaces de sondear el espacio más profundo y capturar objetivos distantes a una resolución mucho mayor. La nueva técnica «revolucionaría las capturas de imágenes en la astronomía»

El trabajo 

El equipo, dirigido por Zixin Huang de la Universidad Macquarie, propone un interferómetro que puede superar las limitaciones físicas, como las pérdidas y el ruido. La interferometría es un conjunto de técnicas que consisten en combinar la luz proveniente de distintos telescopios para lograr una imagen de mayor resolución de un objetivo. 

La interferometría ejecuta el principio de superposición. Esta “integración” de múltiples datos e imágenes permitió a la Colaboración Event Horizon Telescope (EHT) conseguir las primeras imágenes de agujeros negros supermasivos, incluyendo la de Sagitario A*, ubicado en el centro de nuestra galaxia.

En la técnica propuesta por el equipo australiano, cada fotón que llega al conjunto de telescopios podría procesarse por separado, para luego ser registrados en un dispositivo especial de almacenamiento de memoria cuántica. La técnica se conoce como Paso Adiabático Raman Estimulado (o STIRAP por sus siglas en inglés).

Dado que los datos de estos fotones serían entrelazamientos cuánticos, los telescopios individuales llegarían a compartir información entre sí al instante. El fenómeno del entrelazamiento cuántico permite que dos o más partículas se conecten incluso si están muy separadas, compartiendo un estado cuántico unificado. 

Importancia 

La imagen final resultante de este proceso aún podría contener errores y fallas, y ahí es donde entran las computadoras cuánticas. Según investigaciones anteriores, estas máquinas teóricamente son capaces de corregir sus propios errores sin tener que ejecutar simulaciones numéricas, a diferencia de las computadoras clásicas. 

«Hay muchos más desafíos que deben abordarse para un dispositivo del tamaño de un planeta, pero este es un buen primer paso», aseguró Huang a New Scientist.

En un futuro próximo, el telescopio espacial James Webb utilizará su conjunto avanzado de instrumentos de imágenes infrarrojas para caracterizar las atmósferas de los exoplanetas. Lo mismo ocurre con los observatorios terrestres como el Extremely Large Telescope (ELT), el Giant Magellan Telescope (GMT) y el Thirty Meter Telescope (TMT)

Gracias a sus grandes espejos primarios, óptica adaptativa, coronógrafos y espectrómetros, estos observatorios permitirán estudios de imágenes directas de exoplanetas. Toda la información sobre sus superficies y atmósferas será muy valiosa.

Una red de imágenes cuánticas de este tipo mejoraría la resolución de las imágenes de las estrellas entre tres y cinco órdenes de magnitud. En consecuencia, al aprovechar las nuevas técnicas cuánticas e integrarlas con la interferometría, los astrónomos podrán capturar imágenes de gran precisión de exoplanetas o estrellas.  

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