Des télescopes de la taille d’une planète seraient possibles
Les ordinateurs quantiques capables de corriger leurs propres erreurs pourraient permettre de construire d’énormes télescopes de la taille d’une planète. Cette approche permettrait aux astronomes de dépasser les contraintes des télescopes actuels pour voir clairement les objets lointains dans l’espace.
Des télescopes de la taille d’une planète
Les astronomes qui tentent de prendre des images d’étoiles et de planètes lointaines sont à la merci de la faible lumière qui atteint leurs télescopes. Ils peuvent augmenter la résolution en utilisant des réseaux de télescopes interconnectés appelés interféromètres astronomiques.
Cependant, pour obtenir des images nettes de certains des objets les plus éloignés, de tels réseaux devraient s’étendre sur des milliers de kilomètres et, à cette taille, les techniques d’amélioration de la netteté des images basées sur la physique classique ne fonctionnent plus.
Les astronomes peuvent souvent ignorer le caractère quantique de la lumière, mais lorsqu’une si petite partie de celle-ci atteint le télescope, ses particules ne se comportent plus de manière classique, explique Daniel Gottesman de l’université du Maryland, qui n’a pas participé au projet. « Cela signifie que cette lumière est réellement quantique, il n’y a aucun moyen de la contourner », dit-il.
Zixin Huang, de l’université Macquarie, et ses collègues ont maintenant découvert comment de grands interféromètres pouvaient transformer en images claires la lumière d’étoiles lointaines qui arrivent une particule de lumière à la fois, en utilisant une technique initialement développée pour la communication.
Des méthodes quantiques pour obtenir des informations
Un télescope doté de l’approche de Mme Huang et de son équipe utiliserait des méthodes quantiques pour découvrir des informations autrement floues. Lorsque les particules de lumière stellaire entrent dans le télescope, leur arrivée et leur énergie sont enregistrées dans une version quantique d’un disque dur.
Les informations relatives à la lumière détectée par différents télescopes de la même étoile au sein de l’interféromètre seraient enchevêtrées de manière quantique. Cela signifie que les différents télescopes peuvent effectivement agir comme un seul grand télescope sans perdre aucune donnée lorsqu’ils communiquent entre eux pour créer une image.
Pour traiter ces informations, les scientifiques utiliseraient des ordinateurs quantiques programmés pour trouver et corriger leurs propres erreurs de calcul. Sans cela, le processus risquerait de produire des bugs et des erreurs qui affecteraient l’image finale.
Des ordinateurs quantiques autocorrectifs
L’équipe de Huang est la première à proposer d’utiliser ces ordinateurs quantiques autocorrectifs pour l’astronomie et leur analyse montre qu’ils pourraient produire des images nettes même si, dans certains cas, plus de 10 % des données sur la lumière des étoiles succombaient à des bugs.
Grâce à la mécanique quantique, un télescope géant utilisant la méthode de l’équipe pourrait avoir une résolution des milliers de fois supérieure à celle de tout interféromètre existant ou prévu.
Il s’agit d’un exemple d’utilisation de la technologie quantique pour une tâche pour laquelle il n’existe tout simplement pas d’équivalent classique et qui permet de contourner une limitation classique, explique Emil Khabiboulline de l’université de Harvard.
Certains obstacles subsistent pour le moment
La plupart des composants nécessaires à la construction d’un télescope équipé de ce nouveau système ont déjà été testés individuellement, mais certains obstacles subsistent, comme le fait de s’assurer qu’il n’est pas trop coûteux pour des télescopes distants d’échanger des informations quantiques. « Il y a encore beaucoup d’autres défis à relever pour un dispositif de la taille d’une planète, mais c’est une bonne première étape », déclare M. Huang.
Une approche similaire pourrait être utilisée pour aller plus loin dans l’espace et découvrir des détails auparavant inaccessibles. Huang étudie déjà comment améliorer notre compréhension des signaux provenant de l’eau ou de l’hydrogène sur les planètes en dehors du système solaire, qui pourraient être des indicateurs de vie.
Cette recherche a été pré-publiée dans arXiv.
Source : New Scientist
Crédit photo : Pixabay