Des chercheurs proposent d'utiliser des ordinateurs quantiques pour améliorer les images d'exoplanètes lointaines en traitant les signaux lumineux faibles plus efficacement. La méthode combine des dispositifs à base de diamants et des systèmes d'atomes ultra-froids pour extraire des détails plus nets des flux de photons faibles. Cela pourrait révéler des signatures moléculaires sur ces mondes éloignés.
Les astronomes ont identifié des milliers d'exoplanètes au-delà de notre système solaire, les estimations suggérant qu'il en existe des milliards. Étudier ces mondes lointains est crucial pour la recherche de vie extraterrestre, mais leurs signaux lumineux faibles, souvent noyés par les étoiles proches, posent des défis importants. Johannes Borregaard, de l'université de Harvard, et ses collègues, suggèrent que les ordinateurs quantiques pourraient transformer l'imagerie des exoplanètes. Les méthodes traditionnelles peinent avec des signaux aussi faibles qu'un photon par seconde d'observation télescopique, une difficulté soulignée par les collaborateurs de Borregaard à la NASA. En stockant les états quantiques des photons entrants, les dispositifs quantiques pourraient exploiter leurs propriétés inhérentes pour produire des images plus nettes, distinguant les planètes des étoiles et détectant même des empreintes moléculaires. Le système proposé commence par un dispositif quantique fabriqué à partir de diamants modifiés, testé pour le stockage de photons. Ces états seraient ensuite transférés vers un second dispositif utilisant des atomes ultra-froids — une technologie prometteuse expérimentalement — pour exécuter des algorithmes générant des images détaillées. Les calculs indiquent que cette approche ne requerrait qu'une fraction — centièmes ou millièmes — des photons nécessaires aux techniques conventionnelles, excellant en faible luminosité. Cosmo Lupo, de l'Université polytechnique de Bari, note : « Les photons obéissent aux règles de la mécanique quantique. Il est donc naturel et logique d'explorer des méthodes quantiques pour détecter et traiter la lumière provenant, par exemple, d'exoplanètes. » Il reconnaît la complexité de relier les dispositifs et de contrôler leurs performances, mais cite des applications quantiques existantes en astronomie, comme l'observation d'une étoile dans la constellation du Chien Mineur. Borregaard convient que, bien que les technologies de diamants et d'atomes ultra-froids progressent, leur interconnexion reste un axe de recherche en cours. Lupo est optimiste, qualifiant ce travail de « première étape importante » vers l'impact de l'informatique quantique sur l'imagerie et l'astronomie. Les résultats paraissent dans PRX Quantum (DOI : 10.1103/s94k-929p).