다른 별을 공전하는 지구 같은 행성의 표면을 볼 수 있다고 상상해 보거나, 별이 블랙홀에 의해 파쇄되는 것을 보는 것을 볼 수 있다고 상상해보십시오.
이러한 정확한 관찰은 현재 불가능합니다. 그러나 과학자들은 코스모스를 마음의 거만한 세부 수준으로 볼 수 있도록 전 세계의 광학 망원경을 기계적으로 연결하는 방법을 제안하고 있습니다.
.속임수는 망원경 사이에서 깨지기 쉬운 광자를 운반하여 신호를 결합하거나 "간섭"하여 훨씬 더 날카로운 이미지를 생성하는 것입니다. 연구원들은 수년간 이런 종류의 간섭계가 양자 인터넷이라고 불리는 미래의 순간 이동 장치 네트워크에서 가능할 것이라고 알고 있습니다. 그러나 Quantum Internet은 멀리 떨어진 꿈이지만 새로운 제안은 현재 개발중인 양자 저장 장치와 함께 광학 간섭계를 수행하기위한 계획을 세분화합니다.
이 접근법은 천문학의 크기에 대한 강박 관념의 다음 단계를 나타냅니다. 더 넓은 거울은 더 선명한 이미지를 만들어서 천문학 자들은 끊임없이 비즈니스 망원경을 설계하고 코스모스에 대한 자세한 내용을보고 있습니다. 오늘날 그들은 거의 40 미터 너비의 거울, 허블 우주 망원경의 16 배 (및 해상도)로 광학 망원경을 구축하고 있습니다. 그러나 거울이 얼마나 자랄 수 있는지에는 한계가 있습니다.
“우리는 100 미터 단일 사과 망원경을 구축하지 않을 것입니다. 미쳤어!” 애리조나에있는 로웰 천문대의 천문학자인 리사 프라토 (Lisa Prato)는 말했다. “그래서 미래는 무엇입니까? 미래의 간섭계.”
지구 크기 망원경
라디오 천문학자는 수십 년 동안 간섭계를 해왔습니다. 2019 년에 출시 된 블랙홀의 첫 번째 그림은 전 세계 8 개의 무선 망원경에 도착한 신호를 동기화하여 만들어졌습니다. 종합적으로 망원경은 단일 거울의 분해력을 사용하여 그 사이의 거리만큼 넓습니다. 효과적으로 지구 크기의 망원경.
그림을 만들기 위해 각 망원경에 도착하는 무선 파를 정확하게 시간을 쇄고 저장 한 다음 나중에 데이터를 함께 스티칭했습니다. 무선 방출 물체가 매우 밝은 경향이 있고 무선 파도가 비교적 크고 줄을 서기 쉽기 때문에 라디오 천문학에서 절차는 비교적 쉽습니다.
광학 간섭계가 훨씬 어렵습니다. 가시 파장은 수백 나노 미터 길이를 측정하여 다른 망원경에 도착했을 때 파도 정렬의 오류가 훨씬 적습니다. 또한, 광학 망원경은 매우 어둡게에서 이미지 광자를 구축합니다. 간섭계를 수행하는 데 필수적인 정보를 잃지 않고이 거친 신호를 일반 하드 드라이브에 저장하는 것은 불가능합니다.
천문학 자들은 근처의 광학 망원경을 광 섬유와 직접 연결하여 관리했습니다. 그러나 캘리포니아의 광학 간섭계 배열 인 Chara Array의 이사 인 Theo Ten Brummelaar는“1km 이상의 망원경을 1 킬로미터 이상으로 연결하는 것은“매우 다루고 비싸다”고 말했다. "어떤 종류의 양자 장치가있는 광학 망원경에서 광자 이벤트를 기록하는 방법이 있다면, 그것은 과학에 큰 도움이 될 것입니다."
.영의 슬릿
시드니 대학교의 Joss Bland-Hawthorn과 John Bartholomew와 Australian National University의 Matthew Sellars는 최근 양자 하드 드라이브로 광학 간섭계를 수행하는 계획을 제안했습니다.
Thomas Young은 양자 혁명 이전에 1800 년대 초반으로 거슬러 올라가는 원칙은 토마스 영이 빛으로 만들어 졌는지 테스트하기 위해 실험을 고안했을 때, 1800 년대 초로 거슬러 올라갑니다. 젊은이는 두 개의 밀접하게 분리 된 슬릿을 통해 빛을 통과했으며 화면에서 규칙적인 밝은 밴드 패턴이 형성되는 것을 보았습니다. 그는이 간섭 패턴이 각 슬릿의 가벼운 파도가 상쇄되어 다른 위치에서 함께 추가하기 때문에 나타났습니다.
그런 다음 상황이 훨씬 더 이상해졌습니다. 양자 물리학 자들은 광자가 한 번에 하나씩 슬릿쪽으로 보내더라도 이중 슬릿 간섭 패턴이 남아 있음을 발견했습니다. 도트로 점으로, 그들은 점차 화면에서 동일한 밴드와 어두운 밴드를 만듭니다. 그러나 각 광자를 깎는 사람을 모니터링하면 간섭 패턴이 사라집니다. 입자는 방해받지 않을 때만 wavelike입니다.
이제 두 개의 슬릿 대신 두 개의 망원경이 있다고 상상해보십시오. 코스모스의 단일 광자가 지구에 도착하면 망원경 중 하나에 도달 할 수 있습니다. Young 's Double Slits와 마찬가지로 이것을 측정 할 때까지 광자는 둘 다에 들어가는 파동입니다.
Bland-Hawthorn, Bartholomew 및 Sellars는 각 망원경에 양자 하드 드라이브를 연결하는 것이 좋습니다. 잠시 후 하드 드라이브를 단일 위치로 전송하여 신호를 방해하여 엄청나게 고해상도 이미지를 만듭니다.
양자 메모리
이 작업을 수행하려면 양자 하드 드라이브는 오랜 시간 동안 많은 정보를 저장해야합니다. Bartholomew, Sellars 및 동료들이 6 시간 동안 깨지기 쉬운 양자 상태를 저장할 수있는 크리스탈로 내장 된 Europium Nuclei로 만든 메모리 장치를 설계했을 때 2015 년에 한 번의 전환점이 발생했습니다.
그 후 올해 초, Hefei에있는 중국 과학 기술 대학의 한 팀은 비슷한 장치에 광자 데이터를 저장하고 나중에 읽을 수 있음을 보여주었습니다.
.최근에 발표 된 논문을 공동 저술 한 Zong-Quan Zhou는“양자 정보 기술이 천문학에 유용 할 수 있다는 것은 매우 흥미롭고 놀랍습니다. Zhou는 고속 열차 나 헬리콥터가 원거리 망원경 사이에서 양자 하드 드라이브를 빠르게 셔틀하는 세계에 대해 설명합니다. 그러나 이러한 장치가 실험실 밖에서 작동 할 수 있는지 여부는 여전히 남아 있습니다.
Bartholomew는 양자 상태를 방해하는 잘못된 전기 및 자기장에서 하드 드라이브를 보호 할 수 있다고 확신합니다. 그러나 그들은 또한 압력 변화와 가속도를 견딜 수 있어야합니다. 그리고 연구원들은 다양한 파장을 가진 광자를 저장할 수있는 하드 드라이브를 설계하기 위해 노력하고 있습니다. 코스모스의 이미지를 캡처해야합니다.
모든 사람이 그것이 효과가 있다고 생각하는 것은 아닙니다. 하버드 대학교의 양자 광학 전문가 인 미하일 루킨 (Mikhail Lukin)은“장기적으로 이러한 기술이 실용적이라면 양자 네트워크가 필요할 것입니다. Lukin은 양자 하드 드라이브를 물리적으로 운반하는 대신 양자 인터넷에 의존 할 계획을 제안했습니다. 이는 상태를 방해하지 않고 위치 사이에 광자를 순회하는 Quantum Repeaters라는 장치 네트워크입니다.
.Bartholomew는 양자 하드 드라이브에 대해“낙관적이어야 할 충분한 이유가 있습니다”라고 반박합니다. "저는 5 년에서 10 년까지의 시간에 실제 [천문학적] 출처를 실제로보기 시작하는 잠정적 인 실험을 볼 수 있다고 생각합니다." 대조적으로, Quantum Internet의 건설은“현실에서 수십 년”이라고 말했다.
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