Квантовая визуализация поможет искать экзопланеты

Очень мало экзопланет астрофизикам удается наблюдать напрямую. Увеличить это число может метод квантовой визуализации, который повышает разрешение методов прямого наблюдения

Из примерно 4500 известных экзопланет только около 1% были обнаружены благодаря получению изображения этих небесных тел. Причина низкой частоты прямого обнаружения заключается в том, что тусклый свет, рассеянный от экзопланеты, трудно распознать в ярком свечении родительской звезды.

Теперь исследователи из Великобритании и Австралии предложили технологию, которая могла бы улучшить методы прямого наблюдения для нахождения экзопланет. Ученые также показали, что предел чувствительности для этой задачи уже достижим для двух доступных в настоящее время методов — один основан на интерферометрии, а другой — на разложении света от родительской звезды.

Астрофизики в новом исследовании подошли к поиску планет, рассматривая эту задачу как проблему распознавания квантовых состояний. Два квантовых состояния — «звезда плюс планета» и «только звезда» — в таком случае оказались связаны с пространственным распределением обнаруженных фотонов. Авторы показали, что вероятность правильного различения этих состояний зависит от углового расстояния между звездой и планетой, отношения яркости двух объектов и количества фотонов, собранных телескопом.

Исследователи предсказывают, что по мере изменения этих переменных вероятность ошибки их квантового подхода масштабируется иначе, чем при классическом подходе. Физики обнаружили, что только методы квантовой визуализации достигают предела вероятности фундаментальной ошибки. Таким образом, по сравнению с современными техниками квантовые методы должны быть способны обнаруживать экзопланеты, которые тусклее,  ближе к своим звездам или соответствуют и тому, и другому параметру.

Статья ученых опубликована в журнале Physical Review Letters.