Os astrônomos identificaram milhares de planetas orbitando estrelas além do nosso sistema solar, mas acredita-se que existam outros bilhões. O desafio reside em detectar e estudar estes exoplanetas, que estão incrivelmente distantes e emitem sinais de luz fracos, muitas vezes obscurecidos. Novas pesquisas sugerem que computadores quânticos poderiam revolucionar esse processo, permitindo imagens mais nítidas e potencialmente revelando impressões digitais moleculares desses mundos distantes.
O problema com imagens convencionais
Os métodos atuais lutam para capturar os sinais de luz fracos dos exoplanetas. Estes sinais, depois de percorrerem vastas distâncias cósmicas, tornam-se diluídos e abafados pela luz estelar mais brilhante. Johannes Borregaard, da Universidade de Harvard, e a sua equipa perceberam que este desafio poderia ser semelhante à detecção de apenas um fotão por cada segundo de operação do telescópio – uma tarefa incrivelmente difícil para computadores clássicos.
Como os computadores quânticos podem ajudar
Os computadores quânticos oferecem uma vantagem única: podem armazenar os estados quânticos dos fotões que chegam e explorar propriedades quânticas para extrair informações que de outra forma seriam perdidas. Isto significa que imagens desfocadas e indistintas – ou mesmo pontos únicos difusos que representam exoplanetas – podem ser transformadas em representações mais nítidas e detalhadas.
O sistema proposto envolve dois componentes principais. Primeiro, a luz de um exoplaneta atingiria um dispositivo de computação quântica construído a partir de diamantes especialmente projetados (já comprovadamente eficazes no armazenamento de estados de fótons). Em segundo lugar, essa informação quântica seria retransmitida para um computador quântico mais poderoso, possivelmente construído a partir de átomos extremamente frios, para executar um algoritmo concebido para reconstrução de imagens.
Ganhos de eficiência significativos
Os cálculos mostram que esta configuração quântica poderia alcançar uma qualidade de imagem comparável usando apenas uma fração dos fótons necessários pelas técnicas tradicionais – reduzindo potencialmente os requisitos por um fator de centenas ou mesmo milhares. Isto o torna especialmente valioso ao lidar com fontes de luz extremamente fracas.
Desafios e pesquisas em andamento
Embora promissor, implementar este sistema não é tarefa fácil. Cosmo Lupo, da Universidade Politécnica de Bari, observa que conectar e controlar o desempenho de ambos os computadores quânticos é um obstáculo complexo. Borregaard reconhece isso, afirmando que o seu grupo de pesquisa e outros estão trabalhando ativamente em soluções. A tendência de aproveitar a mecânica quântica para a observação do espaço já está em curso, com um esquema recentemente utilizado para observar uma estrela na constelação do Cão Menor.
“Os fótons obedecem às regras da mecânica quântica. Portanto, é natural…investigar métodos quânticos para detectar e processar luz vinda, por exemplo, de exoplanetas.” – Cosmo Lupo, Universidade Politécnica de Bari.
Esta pesquisa representa um passo importante em direção a um futuro onde a computação quântica poderá melhorar dramaticamente a nossa capacidade de explorar e compreender o universo além do nosso sistema solar.
