Морда 28 января

Default

Ученые предложили искать экзопланеты с помощью квантовых процессоров

Новое исследование, опубликованное в журнале PRX Quantum, демонстрирует, что небольшие квантовые процессоры могут существенно усилить способность астрономов обнаруживать далекие экзопланеты путем извлечения полезного сигнала из света звезд, который иначе теряется среди шума.

Исследователи показали, что обработка сигналов с использованием квантовых технологий позволяет отделять свет планеты от яркого свечения её звезды даже без полного восстановления изображения, сокращая количество необходимых фотонов на три-четыре порядка величины в реальных условиях наблюдения.

Хотя предложенный метод пока остается теоретическим и сталкивается с инженерными трудностями, авторы исследования предлагают реалистичный гибридный путь интеграции квантовых процессоров непосредственно в будущие астрофизические инструменты.

Ключевое преимущество подхода заключается в том, что вычисления происходят непосредственно перед измерением, позволяя избежать накопления ошибок при реконструкции изображений больших размеров. Квантовая обработка способна извлекать конкретные интересующие характеристики объекта прямо из исходного состояния света, минуя стадию полной реконструкции оптического поля.

Такой подход потенциально сократит сроки наблюдений с недель до часов, снизив требования к стабильности телескопов и расширяя диапазон исследуемых планетных систем. Особенно перспективна технология для изучения атмосфер экзопланет, поскольку она хорошо подходит для анализа узких спектральных линий, связанных с признаками обитаемости, такими как кислород, метан или водяной пар.

Авторы подчеркивают, что преимущества метода проявляются уже на небольших масштабах, не требуя крупномасштабных универсальных квантовых компьютеров. Например, создание изображения системы размером всего лишь 10х10 пикселей потребует около 36 кубитов памяти и несколько сотен двух-кубитных операций.

Однако исследователи признают значительные трудности интеграции компонентов квантового оборудования в действующие астрономические приборы, включая потери при передаче света, несовершенства обработки и внешние шумы окружающей среды. 

Тем не менее, даже при наличии реальных недостатков квантовая обработка всё равно обещает значительное снижение вычислительной нагрузки по сравнению с классическими методами.