天文学正在发生一场革命。 事实上，你可能会说有好几个。 在过去的十年中，系外行星研究取得了长足的进步，天文学已经成为一个新领域，第一张超大质量图像（SMBH）已被捕获。
得益于高灵敏度仪器以及共享和合并全球天文台数据的能力，干涉测量这一相关领域也取得了令人难以置信的进步。 特别是，科学超长基线干涉测量(VLBI) 正在开辟全新的可能性领域。
根据澳大利亚和新加坡研究人员最近的一项研究，一种新的量子技术可以增强光学 VLBI。 它被称为受激拉曼绝热通道（STIRAP），它允许量子信息无损失地传输。
当被印入量子纠错码中时，该技术可以允许对以前无法访问的波长进行 VLBI 观测。 一旦与下一代仪器集成，这项技术就可以对黑洞、系外行星、太阳系和遥远恒星的表面进行更详细的研究。
该研究由中科院博士后研究员黄子鑫领导。工程量子系统中心澳大利亚悉尼麦考瑞大学（EQuS）。 电气与计算机工程系和量子技术中心的理论物理学教授加文·布伦南 (Gavin Brennan) 也加入了她的行列。新加坡国立大学（新加坡国立大学）和新加坡国立大学量子技术中心高级研究员欧阳英凯。
说白了，就是干涉测量法该技术包括将来自不同望远镜的光线组合起来以创建物体的图像，否则很难解析。
超长基线干涉测量是指射电天文学中使用的一种特定技术，其中来自天文射电源（黑洞、类星体、、恒星形成星云等）组合起来创建其结构和活动的详细图像。
近年来，VLBI 产生了最详细的图像绕人马座 A* 运行的恒星(Sgr A*)，位于我们银河系中心的超大质量黑洞。 它还允许天文学家事件视界望远镜(EHT) 合作捕捉黑洞的第一张图像(M87*) 和A级*本身！
但正如他们在研究中指出的那样，经典干涉测量法仍然受到一些物理限制的阻碍，包括信息丢失、噪声以及所获得的光本质上通常是量子的（光子是纠缠的）。 通过解决这些限制，VLBI 可用于更精细的天文观测。
黄博士通过电子邮件对《今日宇宙》表示：“当前最先进的大型基线成像系统在电磁频谱的微波波段运行。要实现光学干涉测量，需要干涉仪的所有部件都稳定在光波长的一小部分，因此光会发生干涉。
这在长距离内很难做到：噪声源可能来自仪器本身、热膨胀和收缩、振动等； 除此之外，还有与光学元件相关的损耗。
“这一研究方向的想法是让我们能够从微波进入光学频率；这些技术同样适用于红外。我们已经可以在微波中进行大基线干涉测量。然而，这项任务在光学频率中变得非常困难，因为即使是最快的电子设备也无法直接测量这些频率下的电场振荡。”
黄博士和她的同事说，克服这些限制的关键是采用受激拉曼绝热通道等量子通信技术。 STIRAP 使用两个相干光脉冲在两个适用的量子态之间传输光学信息。
黄说，当应用于 VLBI 时，它将允许在量子态之间进行高效且有选择性的群体转移，而不会遇到常见的噪声或丢失问题。
正如他们在论文中所描述的（“通过量子纠错对恒星进行成像”），他们设想的过程将涉及将星光相干地耦合到不辐射的“暗”原子态。
黄说，下一步是将光与量子纠错（QEC）耦合，这是一种用于保护量子信息免受因退相干和其他“量子噪声”而导致的错误。
但正如黄指出的那样，同样的技术可以实现更详细、更准确的干涉测量：
“为了模仿大型光学干涉仪，必须对光进行相干收集和处理，我们建议使用量子误差校正来减轻此过程中由于损耗和噪声造成的误差。
“量子纠错是一个快速发展的领域，主要致力于在存在错误的情况下实现可扩展的量子计算。与预分布相结合，我们可以执行从星光中提取所需信息的操作，同时抑制噪声。”
为了测试他们的理论，该团队考虑了这样一个场景：两个相距很远的设施（爱丽丝和鲍勃）收集天文光。
每个共享预分配的纠缠并包含捕获光的“量子存储器”，并且每个将自己的一组量子数据（量子位）准备成一些 QEC 代码。 然后，解码器将接收到的量子态印到共享 QEC 代码上，从而保护数据免受后续噪声操作的影响。
在“编码器”阶段，信号通过 STIRAP 技术被捕获到量子存储器中，该技术允许入射光相干耦合到原子的非辐射态中。
捕获来自天文光源的光并解释量子态（并消除量子噪声和信息丢失）的能力将改变干涉测量的游戏规则。 此外，这些改进将对今天也正在发生革命性变化的其他天文学领域产生重大影响。
黄说：“通过进入光学频率，这样的量子成像网络将把成像分辨率提高三到五个数量级。”
“它将强大到足以对附近恒星周围的小行星、太阳系的细节、恒星表面的运动学、吸积盘以及黑洞事件视界周围的潜在细节进行成像——目前计划的项目都无法解决这些问题。”
在不久的将来，詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）将使用其先进的红外成像仪器套件来以前所未有的方式描绘系外行星大气的特征。 地面观测站的情况也是如此超大望远镜（英语），巨型麦哲伦望远镜（格林威治标准时间），以及三十米望远镜（TMT）。
通过大型主镜、自适应光学器件、日冕仪和光谱仪，这些天文台将能够对系外行星进行直接成像研究，产生有关其表面和大气的宝贵信息。
通过利用新的量子技术并将其与 VLBI 相结合，天文台将有另一种方法来捕获宇宙中一些最难以接近和难以看到的物体的图像。 这可能揭示的秘密肯定是（上次，我保证！）革命性的！
