新量子技術可將黑洞看得更清楚
科技日報北京6月1日電 (實習記者張佳欣)據澳大利亞麥考瑞大學和新加坡國立大學研究人員近日發布在預印本平台arxiv.org上的研究論文,一種被稱為受激拉曼絕熱通道(STIRAP)的新量子技術可以增強光學甚長基線幹涉測量(VLBI)。這項技術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,這項技術可對黑洞、係外行星、太陽係和遙遠恒星的表麵進行更詳細的研究。
過(guo)去(qu)的(de)十(shi)年(nian)裏(li),係(xi)外(wai)行(xing)星(xing)的(de)研(yan)究(jiu)取(qu)得(de)了(le)長(chang)足(zu)的(de)進(jin)步(bu),引(yin)力(li)波(bo)天(tian)文(wen)學(xue)已(yi)經(jing)成(cheng)為(wei)一(yi)個(ge)新(xin)的(de)領(ling)域(yu),科(ke)學(xue)家(jia)捕(bu)捉(zhuo)到(dao)了(le)第(di)一(yi)批(pi)超(chao)大(da)質(zhi)量(liang)黑(hei)洞(dong)的(de)圖(tu)像(xiang)。得(de)益(yi)於(yu)高(gao)靈(ling)敏(min)度(du)的(de)儀(yi)器(qi)以(yi)及(ji)世(shi)界(jie)各(ge)地(di)天(tian)文(wen)台(tai)共(gong)享(xiang)數(shu)據(ju)的(de)能(neng)力(li),與(yu)此(ci)相(xiang)關(guan)的(de)幹(gan)涉(she)測(ce)量(liang)學(xue)也(ye)取(qu)得(de)了(le)進(jin)步(bu),VLBI科學正在打開一個全新的領域。
VLBI是指射電天文學中使用的一種特定技術,其中來自天文射電源(黑洞、類星體、脈衝星、恒星形成的星雲等)的信號被結合在一起,以創建它們的結構和活動的詳細圖像。簡單來說,VLBI就是把幾個小望遠鏡聯合起來,達到一架大望遠鏡的觀測效果。前不久,VLBI觀測到了銀河係中心黑洞人馬座A*的首張圖像。
但研究人員指出,經典幹涉測量仍然受到物理限製的阻礙,包括信息丟失、噪聲,以及所獲得的光通常是量子性質的事實。一旦解決這些限製,VLBI可用於更精細的天文測量。
研究人員表示,克服這些限製的關鍵是使用像STIRAP這樣的量子通信技術。STIRAP包括使用兩個相幹光脈衝在兩個適用的量子態之間傳輸光學信息。當應用於VLBI時,它將允許在量子態之間高效和選擇性地進行布居轉移,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、gengzhunquedegansheceliangjishu。weilemonidaxingguangxuegansheyi,bixuduiguangjinxingxiangganshoujihechuli,tamenjianyishiyongliangzijiucuolaijianshaozheyiguochengzhongyouyusunshihezaoshengzaochengdewucha。
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施收集天文光線的情景。在“編碼器”階段,信號通過STIRAP技術被捕獲到量子存儲器中,該技術允許入射光相幹耦合到原子的非輻射狀態。
從天文光源捕捉到量子狀態的光(消除量子噪聲和信息損失)的能力,將改變幹涉測量的遊戲規則。此外,這些改進將對天文學的其他領域產生重大影響。它將足夠強大,可拍攝恒星周圍的小行星、太陽係的細節、恒星表麵的運動學、吸積盤以及黑洞的潛在細節等。
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