La tecnología cuántica permitirá concretar observaciones del cosmos en longitudes de onda previamente inaccesibles. Una vez integrada con los instrumentos astronómicos de próxima generación, esta técnica podría permitir estudios más detallados de agujeros negros, exoplanetas, el Sistema Solar y las superficies de estrellas distantes.
Investigadores de Australia y Singapur han desarrollado en un nuevo estudio, publicado recientemente en arXiv, una técnica cuántica que podría iniciar una verdadera revolución en el campo de la astronomía: al integrarse con los instrumentos y las herramientas astronómicas más avanzadas, hará posible una observación minuciosa de aquellos objetos y fenómenos cósmicos que hoy son inaccesibles para el ser humano.
Grandes avances, pero con limitaciones
En los últimos diez años, los estudios sobre exoplanetas han avanzado considerablemente: la astronomía de ondas gravitacionales ha surgido como un nuevo y poderoso campo de investigación y se han capturado las primeras imágenes de agujeros negros supermasivos. Sin embargo, muchas regiones del Universo todavía permanecen inaccesibles para los astrónomos, lo que limita la comprensión de fenómenos y mecanismos que nos permitirían revelar grandes misterios sobre el cosmos.
Una de las posibilidades para superar esas limitaciones es el desarrollo de la interferometría, que también ha avanzado notablemente gracias a nuevos instrumentos de alta sensibilidad y la capacidad de compartir e integrar datos de observatorios de todo el mundo. Precisamente, una variedad de esta técnica, la interferometría de línea de base muy larga (VLBI), está abriendo nuevas posibilidades que parecen no tener límites.
Básicamente, la interferometría es considerada una “familia de técnicas” que consisten en combinar la luz que proviene de distintos receptores, telescopios o antenas de radio, para lograr una imagen de mayor resolución de un objetivo a estudiar, ejecutando el principio de superposición. Fue justamente esta “integración” de múltiples datos e imágenes la que permitió a la Colaboración Event Horizon Telescope (EHT) conseguir las primeras imágenes de agujeros negros supermasivos, incluyendo a Sagitario A*, ubicado en el centro de nuestra galaxia.
Un nuevo escenario
¿Pero que pasaría si estas nuevas herramientas astronómicas, y las que actualmente están en desarrollo, pudieran potenciarse aún más gracias a las técnicas cuánticas? Según la investigadora Zixin Huang, quien lideró el nuevo estudio, la clave para superar las limitaciones que aún ofrecen tecnologías de última generación como VLBI es emplear técnicas de comunicación cuántica: sostiene que esto permitirá eliminar los problemas habituales de “ruido” o pérdida de información que se registran en las observaciones astronómicas.
¿Cómo se lograría? En la actualidad, los sistemas de interferometría operan en la banda de microondas del espectro electromagnético: Huang y sus colegas creen que mediante la aplicación de una técnica denominada “corrección de errores cuánticos” podrían comenzar a trabajar en frecuencias ópticas, o sea en el espectro de luz visible para el ser humano. Esto facilitaría la integración de las imágenes que se obtienen de las estrellas con cada instrumento y suprimiría los problemas de pérdida de información.
Al pasar a las frecuencias ópticas, una red de imágenes cuánticas de este tipo mejoraría la resolución de las imágenes de las estrellas entre tres y cinco órdenes de magnitud, según explicó Huang en un artículo publicado en Universe Today. En consecuencia, al aprovechar las nuevas técnicas cuánticas e integrarlas con VLBI, los astrónomos podrán capturar imágenes de gran precisión de algunos de los objetos más inaccesibles y difíciles de ver en nuestro Universo, como los exoplanetas o las estrellas que brillan fuera del Sistema Solar e incluso de la Vía Láctea.
Referencia
Imaging stars with quantum error correction. Zixin Huang et al. ArXiv (2022).
