Los astrónomos han identificado miles de planetas que orbitan estrellas más allá de nuestro sistema solar, pero se cree que existen miles de millones más. El desafío radica en detectar y estudiar estos exoplanetas, que son increíblemente distantes y emiten señales de luz débiles, a menudo oscurecidas. Una nueva investigación sugiere que las computadoras cuánticas podrían revolucionar este proceso, permitiendo imágenes más claras y potencialmente revelando huellas dactilares moleculares de estos mundos distantes.
El problema de las imágenes convencionales
Los métodos actuales luchan por capturar las débiles señales de luz de los exoplanetas. Estas señales, después de viajar grandes distancias cósmicas, se diluyen y ahogan por la luz estelar más brillante. Johannes Borregaard de la Universidad de Harvard y su equipo se dieron cuenta de que este desafío podría ser similar a detectar solo un fotón por cada segundo de funcionamiento del telescopio, una tarea increíblemente difícil para las computadoras clásicas.
Cómo podrían ayudar las computadoras cuánticas
Las computadoras cuánticas ofrecen una ventaja única: pueden almacenar los estados cuánticos de los fotones entrantes y explotar las propiedades cuánticas para extraer información que de otro modo se perdería. Esto significa que las imágenes borrosas y confusas (o incluso puntos únicos y borrosos que representan exoplanetas) podrían transformarse en representaciones más nítidas y detalladas.
El sistema propuesto involucra dos componentes clave. En primer lugar, la luz de un exoplaneta impactaría en un dispositivo de computación cuántica construido con diamantes especialmente diseñados (que ya han demostrado ser eficaces para almacenar estados de fotones). En segundo lugar, esa información cuántica se transmitiría a una computadora cuántica más potente, posiblemente construida a partir de átomos extremadamente fríos, para ejecutar un algoritmo diseñado para la reconstrucción de imágenes.
Aumentos significativos en eficiencia
Los cálculos muestran que esta configuración cuántica podría lograr una calidad de imagen comparable utilizando solo una fracción de los fotones necesarios para las técnicas tradicionales, lo que podría reducir los requisitos en un factor de cientos o incluso miles. Esto lo hace especialmente valioso cuando se trata de fuentes de luz extremadamente débiles.
Desafíos e investigaciones en curso
Si bien es prometedor, implementar este sistema no es tarea fácil. Cosmo Lupo, de la Universidad Politécnica de Bari, señala que conectar y controlar el rendimiento de ambas computadoras cuánticas es un desafío complejo. Borregaard lo reconoce y afirma que su grupo de investigación y otros están trabajando activamente en soluciones. La tendencia a aprovechar la mecánica cuántica para la observación del espacio ya está en marcha, y recientemente se utilizó un esquema para observar una estrella en la constelación de Can Menor.
“Los fotones obedecen las reglas de la mecánica cuántica. Por lo tanto, es natural… investigar métodos cuánticos para detectar y procesar la luz proveniente, por ejemplo, de exoplanetas.” – Cosmo Lupo, Universidad Politécnica de Bari.
Esta investigación representa un paso importante hacia un futuro en el que la computación cuántica podría mejorar drásticamente nuestra capacidad para explorar y comprender el universo más allá de nuestro sistema solar.
