Учёные нашли способ разглядеть далёкие планеты с помощью квантовых компьютеров

Generated by DALL·E

За последние десятилетия астрономы обнаружили тысячи планет за пределами Солнечной системы — так называемых экзопланет. Учёные уверены, что на самом деле их во Вселенной намного больше. Однако увидеть такие объекты и изучить их подробно крайне сложно: экзопланеты находятся очень далеко, а их свет почти полностью теряется на фоне яркого излучения звёзд.

Группа исследователей под руководством Йоханнеса Боррегаарда из Гарвардского университета предложила использовать квантовые компьютеры, чтобы улучшить процесс получения изображений далёких планет. Речь идёт не о замене телескопов, а о новом способе обработки данных, которые они собирают.

Проблема в том, что свет от экзопланет очень слабый. Когда телескопы фиксируют такие сигналы, в данных неизбежно появляется шум, который мешает выделить нужную информацию. При классической обработке этот шум становится серьёзным ограничением. Учёные считают, что квантовые технологии могут помочь обойти часть этих трудностей.

Суть идеи заключается в том, чтобы сначала перевести информацию о пришедших фотонах — частицах света — в квантовое состояние, которое можно сохранить в кубитах, базовых элементах квантового компьютера. После этого данные обрабатываются не обычными алгоритмами, а квантовыми, которые по-другому работают с вероятностями и шумами.

Авторы исследования отмечают, что такой подход особенно полезен в ситуациях, когда источники света находятся слишком близко друг к другу и выглядят как одна точка. Это типичная проблема при наблюдении экзопланет рядом с их звёздами. Квантовая обработка может помочь разделить эти сигналы и точнее оценить параметры планеты.

Важно, что учёные говорят не о далёком будущем, а о технологиях, которые уже начинают появляться. В экспериментах других групп уже показано, что слабые оптические сигналы можно переносить в квантовые системы, например с помощью твердотельных квантовых устройств. Это означает, что первые практические демонстрации подобных методов возможны в обозримые годы.

В перспективе такие технологии могут стать частью астрономических инструментов нового поколения. Они не заменят телескопы, но могут сделать получаемые изображения более информативными и помочь астрономам лучше понять, какие планеты существуют за пределами нашей Солнечной системы и какими свойствами они обладают.