การแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมจะเปิดใช้งานกล้องโทรทรรศน์ควอนตัม

นักวิจัยจากออสเตรเลียและสิงคโปร์กำลังทำงานเกี่ยวกับเทคนิคควอนตัมใหม่ที่สามารถปรับปรุง VLBI เชิงแสงได้ เป็นที่รู้จักกันในชื่อ Stimulated Raman Adiabatic Passage (STIRAP) ซึ่งช่วยให้สามารถถ่ายโอนข้อมูลควอนตัมได้โดยไม่สูญเสีย เมื่อพิมพ์ลงในรหัสแก้ไขข้อผิดพลาดของควอนตัม เทคนิคนี้อาจช่วยให้สามารถสังเกต VLBI ในความยาวคลื่นที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ก่อนหน้านี้ เมื่อรวมเข้ากับเครื่องมือยุคหน้า เทคนิคนี้สามารถช่วยให้ศึกษาหลุมดำ ดาวเคราะห์นอกระบบ ระบบสุริยะ และพื้นผิวของดาวที่อยู่ห่างไกลได้อย่างละเอียดมากขึ้น

เทคนิคอินเตอร์เฟอโรเมทรีประกอบด้วยการรวมแสงจากกล้องโทรทรรศน์หลายตัวเข้าด้วยกันเพื่อสร้างภาพของวัตถุที่ยากต่อการแก้ไข Interferometry พื้นฐานที่ยาวมากหมายถึงเทคนิคเฉพาะที่ใช้ในดาราศาสตร์วิทยุ โดยที่สัญญาณจากแหล่งกำเนิดวิทยุทางดาราศาสตร์ (หลุมดำ ควาซาร์ พัลซาร์ เนบิวลาก่อตัวดาว ฯลฯ) มารวมกันเพื่อสร้างภาพที่มีรายละเอียดของโครงสร้างและกิจกรรมของพวกมัน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา VLBI ได้ให้ภาพที่มีรายละเอียดมากที่สุดของดาวฤกษ์ที่โคจรรอบราศีธนู A* (Sgr A*) ซึ่งเป็น SMBH ที่ใจกลางดาราจักรของเรา

เราสามารถทำอินเตอร์เฟอโรเมตรีขนาดใหญ่ในไมโครเวฟได้แล้ว อย่างไรก็ตาม งานนี้กลายเป็นเรื่องยากมากในความถี่แสง เพราะแม้แต่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เร็วที่สุดก็ไม่สามารถวัดการสั่นของสนามไฟฟ้าที่ความถี่เหล่านี้ได้โดยตรง

กระบวนการที่พวกเขาจินตนาการไว้จะเกี่ยวข้องกับการรวมแสงดาวเข้ากับสถานะอะตอม "มืด" ที่ไม่แผ่รังสี ขั้นตอนต่อไป Huang กล่าวคือการจับคู่แสงกับการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม (QEC) ซึ่งเป็นเทคนิคที่ใช้ในการคำนวณควอนตัมเพื่อปกป้องข้อมูลควอนตัมจากข้อผิดพลาดเนื่องจากการถอดรหัสและ "สัญญาณรบกวนควอนตัมอื่น ๆ

Arxiv – การถ่ายภาพดาวด้วยการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม

การรวมแสงจากกล้องโทรทรรศน์ทั่วทั้งโลกจะช่วยให้สามารถถ่ายภาพดาวเคราะห์ในระบบสุริยะอื่นได้โดยตรง แสงของดวงดาวจะต้องถูกบังไว้เพื่อที่เราจะได้มองเห็นดาวเคราะห์นอกระบบได้อย่างละเอียด

มีงานสร้าง starshades จากอวกาศสำหรับกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินขนาดใหญ่ นักวิจัยคนอื่นๆ กำลังทำงานเกี่ยวกับการออกแบบใหม่ที่มีน้ำหนักเบาเป็นพิเศษจะได้รับการพัฒนาที่สามารถสร้างหรือประกอบในอวกาศได้

มีคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีคิวบิตหลายสิบหรือหลายร้อยตัวในไม่ช้า ความพยายามในการวิจัยส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่การใช้อุปกรณ์ควอนตัมระดับกลาง (NISQ) ที่มีเสียงดังดังกล่าวเพื่อแสดงให้เห็นถึงความสามารถที่เหนือกว่าคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก ที่นี่ เราได้เสนอแอปพลิเคชันสำหรับอุปกรณ์ NISQ สำหรับการถ่ายภาพ ซึ่งเราปกป้องข้อมูลที่เข้ารหัสในแสงดาวที่ได้รับ สำหรับประเภทสัญญาณรบกวนที่โดดเด่น—ลดระดับ—เราแสดงให้เห็นว่าสามารถได้เปรียบที่สำคัญได้โดยใช้แม้แต่รหัสการทำซ้ำง่ายๆ สำหรับประเภทเสียงรบกวน (แม้กระทั่งฝ่ายตรงข้าม) ที่เสียหายถึงบางส่วนของ qubits

นักวิจัยกล้องโทรทรรศน์พบขีด จำกัด —9.4% ซึ่งข้อมูลควอนตัมฟิชเชอร์สามารถเก็บรักษาไว้ได้ เกณฑ์นี้เข้มงวดน้อยกว่าที่จำเป็นสำหรับการคำนวณควอนตัมอย่างมาก สำหรับการดีเฟสที่บริสุทธิ์ พวกเขาสามารถทนต่ออัตราความผิดพลาดได้ถึง 50% ซึ่งหมายความว่ากล้องโทรทรรศน์ที่แก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมจะง่ายกว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่แก้ไขข้อผิดพลาด

พวกเขาคาดหวังว่าการใช้ประโยชน์จากทฤษฎีการคำนวณควอนตัมที่ทนต่อข้อผิดพลาด แผนงานของพวกเขาสามารถบรรลุ QFI ที่สูงได้แม้การดำเนินการ QEC ที่ไม่สมบูรณ์