CIENCIA

Los astrónomos quieren diseñar telescopios cuánticos que abarquen todo el mundo

Los astrónomos han buscado durante mucho tiempo desarrollar telescopios cada vez más grandes capaces de capturar más luz y revelar objetos más tenues y distantes. Sin embargo, puede que llegue el día en que la cantidad sea más importante que la calidad. Una nueva línea de investigación podría estar a punto de dar frutos cuánticos, según a Scientific American. Los investigadores ahora están discutiendo la posibilidad de diseñar un telescopio cuántico global basado en el exitoso Event Horizon Telescope (EHT) que obtuvo imágenes de un agujero negro en 2019.

El EHT pudo producir la primera imagen de un agujero negro utilizando una técnica llamada interferometría. Al combinar radiotelescopios de todo el mundo, el equipo creó un “telescopio virtual” del tamaño de la Tierra. Sin embargo, no se puede simplemente activar un interruptor y hacer lo mismo con las longitudes de onda ópticas. Actualmente, la interferometría óptica solo funciona en distancias de unos pocos cientos de metros, pero un grupo de astrónomos australianos dice que podríamos impulsar eso con un poco de ayuda de la mecánica cuántica.

La interferometría con fuentes de radio es más fácil por varias razones, y la primera es simplemente un producto de nuestro nivel de tecnología. Los radiotelescopios son más baratos y fáciles de construir, por lo que es factible reunir una gran red de ellos. Los objetos astronómicos también tienden a ser muy brillantes en radiofrecuencias, por lo que los telescopios tienen muchos datos para construir interferogramas. También es más probable que la luz visible se distorsione en la atmósfera que las ondas de radio, lo que complica aún más las cosas. Por lo tanto, la interferometría óptica esencialmente requiere recolectar fotones uno a la vez, lo que hace que la interferencia sea un fenómeno cuántico.

Actualmente, la interferometría óptica requiere enviar fotones a través de fibra óptica a un lugar donde se puedan combinar para producir un interferograma. El problema: tienen que viajar la misma distancia para llegar allí, lo que crea un desorden de sincronización, líneas de retraso y pérdida de datos. Los cuatro telescopios del Very Large Telescope de ESO (arriba) son los mejores que tenemos en interferometría óptica y están separados por unos pocos cientos de metros.

El agujero negro supermasivo M87 fotografiado en 2019 con interferometría de radio. Los astrónomos están intentando hacer algo similar con los fotones.

Los equipos australianos han propuesto una solución que es a la vez de alta tecnología y peatonal. La clave de la interferometría óptica podría ser un disco duro Quantum (QHD). El propósito de este dispositivo sería almacenar la amplitud y fase de la luz en función del tiempo para cada fotón captado por la red de telescopios. En lugar de intentar transmitirlos, los discos duros se trasladarían físicamente en automóvil, avión, tren o incluso a pie a un lugar donde los fotones se pueden combinar en un interferograma.

La principal barrera en este momento es construir un QHD que mantenga los estados cuánticos durante el tiempo suficiente. En 2015, un equipo logró utilizar un cristal de itrio dopado con europio para almacenar los estados de giro nuclear de los fotones durante varias horas. A fines del año pasado, un equipo chino dice que logró almacenar y recuperar los estados cuánticos de los fotones en un dispositivo similar después de una hora. Entonces, la hipótesis básica parece plausible: el astrónomo Jonathan Bland-Hawthorn de la Universidad de Sydney cree que esta tecnología podría convertirse en el estándar para las observaciones del espacio profundo. Sin embargo, hay mucho más trabajo por hacer antes de que eso suceda.

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