Yeni kuantum tekniği gezegen ölçeğinde teleskopları mümkün kılacak

Astronomi alanı, geçtiğimiz on yıl içerisinde büyük sıçramaların önünü açan teknik gelişmelere sahne oldu. Bu zaman zarfında ötegezegen çalışmaları ilerledi, yeni bir alan olan ‘kütle çekimsel dalga astronomisi’ ortaya çıktı ve süper kütleli kara deliklerin ilk fotoğrafları çekildi. Bu gelişimlerle bağlantılı olan ‘interferometri’, yüksek hassasiyete sahip teleskoplarla ve dünya çapındaki gözlemevleri aracılığıyla toplanan verilerin paylaşılması ve bir araya getirilmesi imkânını sunarak, astronomi alanındaki keşif ve araştırmalarda büyük bir avantaj sağladı.

YENİ TEKNİKLER SIÇRAMA YARATTI

Avustralya ve Singapur’dan bilim insanları, günümüz teknolojisini bir adım öteye taşıyarak gezegen boyutlu teleskoplar yaratmamızı sağlayacak yeni bir teknik geliştirdi. Avustralya’nın Sydney kentinde bulunan Macquaire Üniversitesi’ne bağlı Kuantum Mühendislik Sistemleri Merkezi’nde (EQuS) araştırma görevlisi olan Zixing Huang öncülüğündeki araştırma ekibinde, Singapur Ulusal Üniversitesi (NUS) Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Bölümü ve Kuantum Teknolojileri Merkezi’nde teorik fizik profesörü olan Gavin Brennan ile NUS Kuantum Teknolojileri Merkezi’nde kıdemli araştırma görevlisi olan Yinkiang Quyang yer aldı.

İnterferometri tekniği, başka yollarla gözlemlenmesi çok güç olan bir nesnenin görüntülerini oluşturmak amacıyla farklı teleskoplardan sağlanan ışığın birleştirilmesinden meydana geliyor. ‘Çok Geniş Ana hat İnterferometrisi’ (VLBI), radyo astronomisinde kullanılan ve kara delikler, kuasarlar ya da yıldız oluşturan bulutsular gibi astronomik bir radyo kaynağından gelen sinyallerin yapılarının ve etkinliklerinin ayrıntılı görüntülerini yaratmak amacıyla birleştirildiği bir tekniği ifade ediyor. VLBI, son birkaç yıl içerisinde Samanyolu Galaksisi’nin merkezinde bulunan bir süper kütleli kara delik olan Sagitarrius A*’nın (Sgr A*) yörüngesinde dönen yıldızların en ayrıntılı görüntüleriyle birlikte bizzat Sgr A*'nın görüntüsünü ortaya çıkardı.

BİRKAÇ ADIM İLERİ GÖTÜRECEK

Dr. Zixin Huang verdiği demeçte, “Bu araştırma hattının temel fikri, mikrodalgalardan optik frekanslara geçmemize olanak sağlamak; bu teknikler kızılötesi için de eşit derecede geçerli. Mikrodalgada zaten geniş tabanlı interferometri yapabiliyoruz. Ne var ki, bu görev optik frekanslarda çok güç; çünkü en hızlı elektronikler bile bu frekanslardaki elektrik alanının salınımlarını doğrudan ölçemez” diyor. Huang ve meslektaşları, bu sınırlamaların üstesinden gelmenin yolunun, ‘Uyarılmış Raman Adyabatik Geçişi’ gibi kuantum iletişim tekniklerini kullanmak olduğunu ifade ediyor.

Ekibin araştırmasında aktardığı kadarıyla, ‘Kuantum Hata Düzeltmeli Yıldız Görüntüleme’ adını verdikleri süreç, yıldız ışığını yaymayan ‘karanlık’ atomik durumlara tutarlı bir şekilde bağlanmayı içeriyor. Sonraki adımın, kuantum bilgisini ayrıştırmak ve diğer kuantum gürültüsünden kaynaklanan hatalardan korumak için kuantum hesaplamada kullanılan bir teknik olan ‘kuantum hata düzeltmesi’ (QEC) ile ışığı birleştirmek olduğunu dile getiriyorlar.

Huang, “Optik frekanslara geçiş yapan böyle bir kuantum görüntüleme ağı, görüntüleme çözünürlüğünü üç ilâ beş kat artıracak” diyor. “Şu anda planlanan projelerin hiçbirinin çözemeyeceği şekilde, yakınlarda bulunan yıldızların etrafındaki küçük gezegenleri, yıldız sistemlerinin ayrıntılarını, yıldız yüzeylerinin kinematiğini, yığılma disklerini ve potansiyel olarak kara deliklerin olay ufukları etrafındaki ayrıntıları görüntüleyecek kadar güçlü olacak” diye ekliyor.