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量子コンピューターは系外惑星の画像を鮮明にするのに役立つ可能性がある

アーティストによる系外惑星の印象ESA/ハッブル (M. コーンメッサー) 量子コンピューターは、より多くの系外惑星を観察し、さらに詳細に観察するのに役立つかもしれません。 天文学者たちは現在、太陽系外に数千の惑星を発見していますが、実際にはこれらの系外惑星が数十億個存在すると予想しています。それらを特定して研究することは地球外生命体の探索に不可欠な部分ですが、それらは地球から非常に遠いため、これを行うことは技術的に困難です。 ハーバード大学のヨハネス・ボレガード氏らは、量子コンピューターによってプロセスが大幅に改善される可能性があると主張している。 系外惑星を画像化するには、研究者はこれらの惑星が発する光信号を収集する必要がありますが、宇宙空間を長距離移動すると、そのような信号は弱くなる傾向があります。さらに、近くの星からの光によって信号にノイズが入ったり、部分的に見えなくなったりすることがよくあります。 ボレガード氏は、NASA の同僚のおかげで、この問題は、望遠鏡の動作 1 秒ごとにたった 1 つの光の粒子、つまり光子を探すのと同じくらい難しいかもしれないということに気づかされたと述べています。 このような弱い信号を処理するのは従来の方法では難しいが、量子コンピューターは一連の入射光子の量子状態を保存し、その量子特性を利用して系外惑星に関する情報を抽出できる可能性がある、と同氏は言う。このようにして、通常は系外惑星とその恒星を区別できないほどぼやけた画像しか得られない分析、または単一のぼやけた点としてレンダリングする分析によって、宇宙にある系外惑星のより鮮明な描写が得られる可能性があります。これにより、研究者は太陽系外惑星上の分子の光に基づく指紋を検出できるようになるかもしれない。 これは彼のチームの計画の中心となるアイデアであり、系外惑星からの光が最初に特別に加工されたダイヤモンドで作られた量子コンピューティングデバイスに当たるというものである。同様のデバイスは、光子の量子状態の記憶デバイスとしてすでにテストされ、成功しています。次に、これらの状態は別のより高度な量子コンピューターに送信され、そこで系外惑星の画像を生成するために必要な情報を抽出するように設計されたアルゴリズムが実行されます。 Boregaard と彼の同僚は、この 2 番目のデバイスを極度に冷たい原子から作られるものとしてモデル化しました。これも、最近実験で多くの期待が示されているもう 1 つの技術です。 研究者らの計算では、この方法で量子デバイスを使用すると、従来の方法で現在必要とされる光子の数の100分の1、さらには1000分の1だけで画像を作成できることが示されました。言い換えれば、光が非常に微弱な場合、量子セットアップは現在の技術よりも優れたパフォーマンスを発揮する可能性があります。 「光子は量子力学の規則に従います。したがって、たとえば系外惑星から来る光を検出して処理するための量子手法を研究することは自然であり、理にかなっています」とイタリアのバーリ工科大学のコスモ・ルポ氏は言う。しかし、新しい提案を現実にすることは複雑な課題であり、2 台の量子コンピューターそれぞれのパフォーマンスを非常に適切に制御することと、それらを接続する効果的な方法の両方が必要になると同氏は述べています。 ボレガード氏も状況を同様に見ている。ダイヤモンドベースのコンピュータと極低温量子コンピュータの両方を使用する根拠を強化する有望な実験研究が存在する一方で、この 2 つを結び付けることは、彼の同僚を含むいくつかの研究グループが現在取り組んでいることである、と彼は言う。 ルポ氏によると、光の量子性を活用する別のスキームがすでにこいぬ座の星の観測に使用されており、宇宙の観測に量子デバイスを使用する傾向がすでに始まっているという。 「量子コンピューティングが将来、イメージングと天文学の分野にどのような影響を与えるかを見るのに興奮しています」と彼は言います。 「新作はこの方向への重要な第一歩です。」 天文学の世界首都: チリ チリの天文ハイライトを体験してください。世界で最も技術的に進んだ天文台を訪れ、地球上で最も澄んだ空の下で星空を眺めましょう。 トピック:系外惑星/量子コンピューティング #量子コンピューターは系外惑星の画像を鮮明にするのに役立つ可能性がある