Kuantumdan ilham alan bir algoritma ile kuantum bilgi işleme teknolojilerini birleştirmek, araştırmacıların ışığı neredeyse algılanamayacak şekilde büken kozmik nesnelerin kütlelerini ölçmesine olanak sağlayabilir.
Bir galaksi kümesi, etrafındaki ışığı büken yerçekimsel merceklenme üretir
Kuantum fiziği, teleskoplarımızın bize ayrıntılı olarak veya hiç gösteremediği kozmik nesneleri anlamanın gizli bileşeni olabilir.
Uzayı anlamak için yıldızlar gibi nesnelerden teleskoplarımıza gelen ışığı topluyor ve analiz ediyoruz, ancak bu ışık her zaman düz çizgiler halinde ilerlemez. Çoğu zaman, bir gezegen veya kara delik gibi çok büyük bir nesnenin yanından geçerken ışığın yörüngesi bükülür ve sanki yol boyunca bir yere fazladan bir mercek eklenmiş gibi çarpık görüntüler oluşturur.
Peki ya kozmik ağır olmayan ve nispeten küçük kütlelere sahip nesneler? Geleneksel görüntüleme yöntemleri bu tür “mikro mercekleme” olaylarıyla mücadele ediyor, ancak Maryland Üniversitesi’nden Zhenning Liu ve meslektaşları artık ışığın kuantumluğunu açıklayan bir analiz protokolünün çok daha iyisini yapabileceğini gösterdi.
Mikromerceklemeye neden olan nesnelerin kütlesini ayırt etmek için ışığın kuantum özelliklerinden yararlanmaya odaklandılar. Liu, ışığın daha parlak hale gelmesi nedeniyle araştırmacıların mikro mercekleme olayının ne zaman gerçekleştiğini anlayabildiğini söylüyor. Bu onların bizimle ışık kaynağı arasında bir nesne olduğunu bilmelerini sağlar, ancak eğer bu nesne çok büyük değilse, teleskopların zaten ölçtüğü ışığın özelliklerinden onun kütlesini çıkaramazlar. Bu tür nesneler arasında küçük, izole kara delikler ve hatta bazı başıboş gezegenler bulunabilir.
Ancak ışık, kuantum parçacıkları olan fotonlardan yapılır, dolayısıyla bunların Dünya’ya doğru yolculuklarıyla ilgili bilgiler de kuantum özelliklerine kodlanır. Özellikle, bir fotonun bir nesne etrafında her biri farklı bir seyahat süresi gerektiren birden fazla farklı yol alma seçeneği olduğunda, bu fark fotonun kuantum özelliklerini değiştirir. Kuantum parçacıkları bazen dalgalar gibi davranabildiğinden, bu fotonlar, bir su dalgasının bir kayayla karşılaşması gibi, bir nesnenin etrafında aynı anda her iki yolu etkili bir şekilde izleyebilir. Ekibin protokolü, her iki yol arasındaki zaman farkını çıkarma konusunda başarılıdır ve bu daha sonra nesnenin kütlesine çevrilebilir.
Liu, mikro mercekleme yaratan bir gezegenin veya kara deliğin diğer tüm gözlemlerde mutlaka görünmez olmayacağını söylüyor. Ancak bu yöntemler çok daha fazla ışık toplamayı gerektirebilir; bu da daha büyük teleskoplar inşa etme zorunluluğuna eşdeğerdir. Kuantum yaklaşımı nispeten az sayıda fotonla işe yarayacaktır.
Örneğin ekibinin matematiksel analizi, protokolün, Samanyolu’nun bir parçası olan ve daha önce kütleçekimsel mercekleme çalışmaları yoluyla karanlık nesnelerin keşfedildiği galaktik çıkıntıdaki yıldızlar için iyi çalışacağını gösterdi. Yeni protokolün tam teşekküllü bir kuantum bilgisayarı gerektirmemesi ve geleneksel bilgisayarlarla birlikte her seferinde bir fotonu yakalayıp analiz eden daha standart cihazlarla uygulanabilmesi nedeniyle, birkaç yıl içinde pratikte test edilme şansı da var.
Birleşik Krallık’taki Strathclyde Üniversitesi’nden Daniel Oi, kuantum yaklaşımının, ışıktan zaman gecikmesi bilgisini çıkarma yeteneğinde üstel bir gelişme sunduğunu söylüyor; bu, kuantum teknolojisinin kutsal kâsesine benzettiği bir avantaj. Oi, kuantum teknolojilerinin az sayıda foton gibi zayıf astronomik sinyaller için doğal bir eşleşme olduğunu söylüyor çünkü kuantum teorisi, fizikte bir şeyin ne kadar kesin olarak ölçülebileceğine ilişkin sınırlamaların çoğunun kökenidir.
Referans: arXivDOI: 10.48550/arXiv.2510.07898
