Koreksi Kesalahan Quantum Akan Mengaktifkan Teleskop Quantum

Para peneliti dari Australia dan Singapura sedang mengerjakan teknik kuantum baru yang dapat meningkatkan VLBI optik. Ini dikenal sebagai Stimulated Raman Adiabatic Passage (STIRAP), yang memungkinkan informasi kuantum ditransfer tanpa kehilangan. Ketika dicetak ke dalam kode koreksi kesalahan kuantum, teknik ini dapat memungkinkan pengamatan VLBI ke dalam panjang gelombang yang sebelumnya tidak dapat diakses. Setelah diintegrasikan dengan instrumen generasi berikutnya, teknik ini dapat memungkinkan studi yang lebih rinci tentang lubang hitam, planet ekstrasurya, Tata Surya, dan permukaan bintang yang jauh.

Teknik interferometri terdiri dari menggabungkan cahaya dari beberapa teleskop untuk membuat gambar dari suatu objek yang sebaliknya akan terlalu sulit untuk diselesaikan. Interferometri Garis Dasar Sangat Panjang mengacu pada teknik khusus yang digunakan dalam astronomi radio di mana sinyal dari sumber radio astronomi (lubang hitam, quasar, pulsar, nebula pembentuk bintang, dll.) digabungkan untuk membuat gambar rinci tentang struktur dan aktivitasnya. Dalam beberapa tahun terakhir, VLBI telah menghasilkan gambar paling detail dari bintang-bintang yang mengorbit Sagitarrius A* (Sgr A*), SMBH di pusat galaksi kita.

Kita sudah bisa melakukan interferometri dasar besar dalam microwave. Namun, tugas ini menjadi sangat sulit dalam frekuensi optik, karena bahkan elektronik tercepat tidak dapat secara langsung mengukur osilasi medan listrik pada frekuensi ini.

Proses yang mereka bayangkan akan melibatkan penggabungan cahaya bintang secara koheren menjadi keadaan atom "gelap" yang tidak memancar. Langkah selanjutnya, kata Huang, adalah memasangkan cahaya dengan koreksi kesalahan kuantum (QEC), sebuah teknik yang digunakan dalam komputasi kuantum untuk melindungi informasi kuantum dari kesalahan karena dekoherensi dan “kebisingan kuantum” lainnya.

Arxiv – Pencitraan Bintang dengan Koreksi Kesalahan Kuantum.

Menggabungkan cahaya dari teleskop di seluruh planet akan memungkinkan pencitraan langsung planet di tata surya lain. Cahaya bintang perlu dilindungi agar kita bisa melihat planet ekstrasurya secara detail.

Ada pekerjaan untuk membuat bayangan bintang berbasis ruang angkasa untuk teleskop besar berbasis darat. Peneliti lain sedang mengerjakan desain ulang ultra-ringan yang akan dikembangkan yang dapat dibangun atau dirakit di luar angkasa.

Ada komputer kuantum dengan puluhan – atau segera ratusan – qubit tersedia. Banyak upaya penelitian telah difokuskan pada penggunaan perangkat kuantum skala menengah yang bising (NISQ) untuk menunjukkan kemampuan yang melampaui komputer klasik. Di sini, kami telah mengusulkan aplikasi untuk perangkat NISQ semacam itu untuk pencitraan, di mana kami melindungi informasi yang dikodekan dalam cahaya bintang yang diterima. Untuk jenis noise yang dominan—dephasing—kami menunjukkan bahwa keuntungan yang signifikan dapat diperoleh dengan menggunakan bahkan kode pengulangan sederhana. Untuk jenis noise (bahkan adversarial) yang merusak hingga fraksi tertentu dari qubit.

Para peneliti teleskop menemukan ambang —9.4%—di mana informasi kuantum Fisher dapat dipertahankan. Ambang batas ini secara signifikan kurang ketat daripada yang diperlukan untuk perhitungan kuantum. Untuk dephasing murni, mereka dapat mentolerir tingkat kesalahan hingga 50%. Ini berarti teleskop kuantum yang dikoreksi kesalahan lebih mudah daripada komputer kuantum yang dikoreksi kesalahan.

Mereka mengantisipasi bahwa dengan memanfaatkan teori komputasi kuantum yang toleran terhadap kesalahan, skema mereka dapat mencapai QFI yang tinggi bahkan dengan operasi QEC yang tidak sempurna.