Astronomové cílí na zřízení globálních kvantových teleskopů po vzoru EHT

Tato známá fotografie nám ilustruje, s jakými objemy dat museli pracovat astronomové v projektu Event Horizon Telescope (EHT), který ve výsledku přinesl jen jediný snímek černé díry v galaxii M87. To přitom sledovali jeden obrovský a v podstatě nehybný objekt, na nějž se mohli dlouze zaměřit pomocí různých teleskopů světa a z nich pomocí interferometrie vytvořit jeden virtuální teleskop velký jako celá Země. Díky její rotaci pak mohly teleskopy sledovat svůj cíl z různých míst pomyslného celoplanetárního teleskopu.

 

 

EHT byl založen na rádiových teleskopech a i v jejich případě byl každý synchronizován se svými atomovými hodinami, aby nasbíraná data mohla být zkombinována i s ohledem na čas. Jiné je to ovšem v případě optické interferometrie, čili při sledování vesmíru ve viditelném spektru pomocí různých zařízení a skládání výsledného obrazu z fotonů. Dnes technika umožňuje v takovém případě zkombinovat obraz ze zařízení, která jsou od sebe vzdálena maximálně několik set metrů. Fotony získané optikou jednotlivých teleskopů v systémech jako ESO Gravity musí být poslány do centra optickými vlákny, přičemž je důležité, aby každý urazil stejnou vzdálenost. Pokud ale budou optikou cestovat příliš daleko, přičemž limit je hluboko pod jedním kilometrem, jsou fotony pohlceny nebo se rozptýlí. 

 

EHT se skládal z osmi rádiových teleskopů

 

Australský astronom ale oslovil kvantové fyziky, kteří vyvíjejí zařízení schopná uložit kvantový stav fotonů. Jedná se o kvantové pevné disky (QHD - Quantum Hard Drive), s nimiž už jde v principu o snadný úkol. Kvantové disky lze napojit na každé zařízení, které bude zapojeno do celoplanetární sítě a poté se jednoduše odvezou na jedno místo a data se zkombinují. Ale nemusí pochopitelně jít rovnou o obdobu EHT, ale třeba jen o možnost kombinovat data z teleskopů vzdálených několik kilometrů od sebe. 

 

O jednoduchý úkol z praktického hlediska však nepůjde ani s využitím QHD, které ani ještě nejsou k dispozici, leda coby laboratorní testy. Proti rádiové astronomii je ta optická mnohem obtížnější. Zaprvé jde o cenu rádiových teleskopů vs. optických, což je problém spíše právě s ohledem na možnou stavbu nového zařízení založeného na optické interferometrii. Jde ale i o to, že rádiové signály jsou obvykle mnohem silnější jež optické, kde se často obraz skládá i po jednotlivých fotonech, jež jsou navíc ovlivňovány naší atmosférou. Každý foton se tak počítá a jeho ztráta ovlivní celkový výsledek pozorování. 

 

Uvidíme ale, s čím přijdou australští vědci z University of Sydney, a to konkrétně astronom Jonathan Bland-Hawthorn. Ten spolupracuje (nejen) s kvantovým fyzikem Johnem Bartholomewem ze stejné univerzity a jejich cíl je jasný: vytvořit QHD, které by umožnily využívat optickou interferometrii se zařízeními vzdálenými i kilometry či více. Mluví se tu sice o pevných discích, ale s klasickými HDD tu neexistuje žádná podoba. Jde v tomto stádiu spíše o hluboce podchlazené (2 K) krystaly yttria dopovaného europiem a aktuálně jde spíše o nápad pro využití zařízení, která se mohou jednoho dne dostat do praxe.  

 

Zdroj: ScientificAmerican