Si se interconectan los telescopios en redes enormes, se plantean problemas de nitidez de imagen que la física clásica no puede resolver. Pero utilizando las propiedades cuánticas de la luz de las estrellas, los astrónomos podrían superar estas limitaciones.
Gracias a los ordenadores cuánticos que pueden detectar y corregir sus propios errores, podríamos construir telescopios del tamaño de un planeta. Esto permitiría a los astrónomos superar las limitaciones de los telescopios actuales y obtener imágenes claras de objetos lejanos en el espacio.
Los astrónomos que intentan obtener imágenes de estrellas y planetas lejanos tienen que trabajar con la poca luz que llega a sus telescopios. Pueden aumentar la resolución conectando telescopios entre sí en lo que se denomina un "interferómetro astronómico". Sin embargo, para obtener imágenes nítidas de los objetos más lejanos que conocemos, estas redes tendrían que abarcar miles de kilómetros. A esta escala, las técnicas de afinamiento de imágenes basadas en la física clásica ya no funcionan.
La física cuántica Zixin Huang, de la Universidad Macquarie de Australia, y sus colegas han descubierto ahora que los grandes interferómetros pueden utilizar métodos cuánticos para procesar la luz en la que entra efectivamente un fotón cada vez. Esta técnica también puede hacer que las imágenes borrosas sean más nítidas. El enfoque se basa en una técnica desarrollada originalmente para la comunicación entre ordenadores cuánticos.
Disco duro Quantum
Los astrónomos suelen ignorar la "naturaleza cuántica" de la luz, pero cuando llega tan poca luz al telescopio, las partículas ya no se comportan de forma clásica, afirma el físico cuántico Daniel Gottesman, de la Universidad de Maryland (EE. UU.), que no participó en el proyecto de investigación. Eso significa que esta luz es realmente cuántica, no hay manera de evitarlo", dice.
Cuando las partículas de luz de las estrellas entren en los telescopios, se podrían grabar en una especie de versión cuántica de un disco duro, formado por átomos especialmente preparados. La energía específica y el tiempo de llegada de los fotones hacen que diferentes átomos acaben en estados diferentes.
La luz de una sola estrella que llega al interferómetro está mecánicamente entrelazada. Esto permite que los telescopios individuales actúen como un gran telescopio sin perder ninguno de los datos que normalmente se necesitan para crear una imagen.
Resolución gigantesca
Para procesar esta información, los científicos podrían utilizar ordenadores cuánticos con corrección de errores, que están programados para detectar y corregir errores durante los cálculos. Si no se emplea este tipo de ordenador, el proceso es vulnerable a fallos y errores que afectan a la imagen final.
El equipo de Huang es el primero que propone el uso de ordenadores cuánticos con corrección de errores en astronomía. Su análisis muestra que es posible producir imágenes nítidas incluso cuando más del 10 por ciento de los datos de la luz estelar están afectados por interferencias.
Gracias a la mecánica cuántica, un telescopio gigante podría tener una resolución miles de veces mayor que cualquier interferómetro existente o previsto.
Obstáculos
Este es un ejemplo de una aplicación de la tecnología cuántica para la que sencillamente no existe una contrapartida clásica", afirma el físico cuántico Emil Khabiboulline, de la Universidad de Harvard (Estados Unidos). Esto permite saltarse las limitaciones clásicas".
Muchos de los componentes necesarios para construir un telescopio con el nuevo sistema ya se han probado por separado. Solo hay algunos obstáculos. Por ejemplo, hay que asegurarse de que no sea demasiado caro para los telescopios distantes e interconectados intercambiar información cuántica. Hay muchos más retos en los que tenemos que trabajar antes de tener un dispositivo del tamaño de un planeta, pero este es un buen primer paso", dice Huang.
Un enfoque similar puede utilizarse para mirar más allá en el espacio y descubrir detalles antes inaccesibles. Huang ya está estudiando cómo mejorar nuestra comprensión de las señales procedentes del agua o el hidrógeno en planetas fuera del sistema solar, posibles indicadores de vida.