Telescópios quânticos podem produzir imagens em melhor resolução do que os atuais

A mecânica quântica – ao invés dos enormes telescópios usados atualmente – pode ser o melhor caminho para a obtenção de imagens do espaço em alta resolução, de acordo com nova pesquisa realizada no Reino Unido. Se isso for confirmado, um telescópio de qualquer tamanho poderia observar pedaços cada vez menores do céu noturno, permitindo aos astrônomos descobrir exoplanetas e outros objetos distantes com muito mais facilidade do que é atualmente possível.

O Gran Telescopio Canarias (GTC), na ilha vulcânica de La Palma, nas Ilhas Canárias, é um excelente exemplo de um telescópio enorme. Com um espelho que mede mais de 10 metros, é o maior telescópio ótico de abertura única do mundo, e permitiu a observação de algumas das imagens mais claras já registradas de galáxias distantes, nebulosas e aglomerados globulares. Mas o GTC não foi barato: custou 130 milhões de euros (cerca de R$ 394 mi) e levou sete anos para ser construído.

A razão pela qual o GTC e outros telescópios precisam ser tão grandes é para aumentar a resolução das imagens ao máximo. Quando um fóton entra numa abertura de um telescópio, de acordo com o princípio da incerteza de Heisenberg, há uma incerteza correspondente na sua dinâmica, que define sua direção inicial. Como a incerteza na posição aumenta com a ampliação da abertura, a incerteza na sua dinâmica cai – o que permite que a sua direção seja determinada com maior precisão.

Aglaé Kellerer, da Universidade de Durham, na Inglaterra, começou a pensar em como a mecânica quântica poderia fornecer uma alternativa para superar esse limite de difração, quando se deparou com métodos semelhantes usados ​​em microscopia e litografia. “O único horizonte para o astrônomo hoje é a construção de telescópios maiores. De alguma forma, em algum momento, precisamos chegar a uma abordagem diferente”, diz ela.

As técnicas de clonagem nos telescópios quânticos

O limite de difração para a abertura de um telescópio é definido por fótons. No entanto, se houver muitos deles idênticos ou clonados chegando ao mesmo tempo, o limite de difração será reduzido por um fator igual à raiz quadrada do número de fótons.

Para conseguir isso, Kellerer propõe que uma medição quântica “não demolidora” seja realizada a cada passagem de fótons através da pupila do telescópio. Tal medida não revela informações específicas sobre o fóton, mas apenas registra sua passagem. Após a medição, o fóton seria clonado deixando seus átomos “desexcitados”, que emitiriam espontaneamente vários fótons idênticos que seriam então gravados por um detector, que calcularia o seu sinal médio.

Infelizmente, a tecnologia necessária para construir um telescópio usando clonagem quântica está muito distante, uma vez que, com falta de eficiência, medições de corrente quântica “não demolidoras” são realizadas em fótons de laser.

Um objetivo muito mais próximo, diz Kellerer, é um experimento que provaria o princípio, no qual um telescópio quântico seria dirigido a uma fonte de luz muito brilhante, com uma faixa espectral estreita. Isso pode ser feito em um laboratório especializado em ótica quântica, como o Instituto Max Planck de Ótica Quântica em Garching, na Alemanha, ou o Instituto de Ótica Quântica e Informação Quântica em Innsbruck, na Áustria. “Esse é o primeiro passo a ser feito agora”, diz ela.

O físico Shigeki Takeuchi, da Universidade de Osaka, no Japão, que recentemente demonstrou experimentalmente um microscópio que se beneficia de entrelaçamento quântico, fala disso como uma ideia “muito interessante”. “Eu tenho a sensação de que uma análise teórica mais detalhada com base na física quântica pode ser importante como o próximo passo”, diz ele.

Mesmo que o princípio do telescópio quântico mostre-se válido, uma questão que permanece é se seria mais fácil de explorar a mecânica quântica do que construir um espelho maior. Por sua parte, Kellerer está confiante de que o tempo para um telescópio quântico virá. “Nós estamos ficando cada vez melhores em explorar os efeitos quânticos. Em algum momento vai ser mais fácil usar a tecnologia ótica quântica”, diz. [Physics World]

Vote: 1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars
Curta no Facebook:

Uma resposta para “Telescópios quânticos podem produzir imagens em melhor resolução do que os atuais”

Deixe uma resposta