據(jù)澳大利亞麥考瑞大學(xué)和新加坡國立大學(xué)研究人員近日發(fā)布在預(yù)印本平臺arxiv.org上的研究論文,一種被稱為受激拉曼絕熱通道(STIRAP)的
新量子技術(shù)可以增強光學(xué)甚長基線干涉測量(VLBI)。這項技術(shù)允許量子信息無損耗地傳輸,使VLBI探測到以前無法看到的波長。一旦與下一代儀器
集成,這項技術(shù)可對黑洞、系外行星、太陽系和遙遠恒星的表面進行更詳細的研究。
過去的十年里,系外行星的研究取得了長足的進步,引力波天文學(xué)已經(jīng)成為一個新的領(lǐng)域,科學(xué)家捕捉到了第一批超大質(zhì)量黑洞的圖像。得益于
高靈敏度的儀器以及世界各地天文臺共享數(shù)據(jù)的能力,與此相關(guān)的干涉測量學(xué)也取得了進步,VLBI科學(xué)正在打開一個全新的領(lǐng)域。
VLBI是指射電天文學(xué)中使用的一種特定技術(shù),其中來自天文射電源(黑洞、類星體、脈沖星、恒星形成的星云等)的信號被結(jié)合在一起,以創(chuàng)建
它們的結(jié)構(gòu)和活動的詳細圖像。簡單來說,VLBI就是把幾個小望遠鏡聯(lián)合起來,達到一架大望遠鏡的觀測效果。前不久,VLBI觀測到了銀河系中心黑洞人
馬座A*的首張圖像。
但研究人員指出,經(jīng)典干涉測量仍然受到物理限制的阻礙,包括信息丟失、噪聲,以及所獲得的光通常是量子性質(zhì)的事實。一旦解決這些限制,VL
BI可用于更精細的天文測量。
研究人員表示,克服這些限制的關(guān)鍵是使用像STIRAP這樣的量子通信技術(shù)。STIRAP包括使用兩個相干光脈沖在兩個適用的量子態(tài)之間傳輸光學(xué)信息
。當(dāng)應(yīng)用于VLBI時,它將允許在量子態(tài)之間高效和選擇性地進行布居轉(zhuǎn)移,而不會受到常見的噪聲或損耗問題的影響。
研究人員提出一種更詳細、更準(zhǔn)確的干涉測量技術(shù)。為了模擬大型光學(xué)干涉儀,必須對光進行相干收集和處理,他們建議使用量子糾錯來減少這一過
程中由于損失和噪聲造成的誤差。
為了驗證他們的理論,研究小組考慮了兩個相隔很長距離的設(shè)施收集天文光線的情景。在“編碼器”階段,信號通過STIRAP技術(shù)被捕獲到量子存儲器
中,該技術(shù)允許入射光相干耦合到原子的非輻射狀態(tài)。
從天文光源捕捉到量子狀態(tài)的光(消除量子噪聲和信息損失)的能力,將改變干涉測量的游戲規(guī)則。此外,這些改進將對天文學(xué)的其他領(lǐng)域產(chǎn)生重大影
響。它將足夠強大,可拍攝恒星周圍的小行星、太陽系的細節(jié)、恒星表面的運動學(xué)、吸積盤以及黑洞的潛在細節(jié)等。