Pesquisadores propõem usar computadores quânticos para aprimorar imagens de exoplanetas distantes processando sinais de luz fraca de forma mais eficaz. O método combina dispositivos baseados em diamantes e sistemas de átomos ultrafrios para extrair detalhes mais claros de fluxos fracos de fótons. Isso poderia revelar assinaturas moleculares nesses mundos distantes.
Astrônomos identificaram milhares de exoplanetas além do nosso sistema solar, com estimativas sugerindo que bilhões existem. Estudar esses mundos distantes é crucial para a busca por vida extraterrestre, mas seus sinais de luz fracos, muitas vezes sobrecarregados por estrelas próximas, representam desafios significativos. Johannes Borregaard, da Universidade de Harvard, junto com colegas, sugere que computadores quânticos poderiam transformar a imagem de exoplanetas. Métodos tradicionais lutam com sinais tão fracos quanto um fóton por segundo de observação do telescópio — uma dificuldade destacada pelos colaboradores de Borregaard na NASA. Ao armazenar os estados quânticos dos fótons entrantes, dispositivos quânticos poderiam aproveitar suas propriedades inerentes para produzir imagens mais nítidas, distinguindo planetas de estrelas e até detectando impressões digitais moleculares. O sistema proposto começa com um dispositivo quântico feito de diamantes projetados, que foi testado para armazenamento de fótons. Esses estados seriam então transferidos para um segundo dispositivo usando átomos ultrafrios — uma tecnologia que mostra promessa experimental — para executar algoritmos que gerem imagens detalhadas. Cálculos indicam que essa abordagem poderia exigir apenas uma fração — centésimos ou milésimos — dos fótons necessários pelas técnicas convencionais, destacando-se em condições de baixa luz. Cosmo Lupo, da Universidade Politécnica de Bari, observa: «Os fótons obedecem às regras da mecânica quântica. Portanto, é natural e faz sentido investigar métodos quânticos para detectar e processar luz vinda, por exemplo, de exoplanetas.» Ele reconhece a complexidade de ligar os dispositivos e controlar seu desempenho, mas aponta para aplicações quânticas existentes na astronomia, como observar uma estrela na constelação de Canis Minor. Borregaard concorda que, embora as tecnologias de diamante e átomos ultrafrios estejam avançando, interconectá-las permanece um foco de pesquisa em andamento. Lupo é otimista, chamando o trabalho de «um importante primeiro passo» em direção ao impacto da computação quântica na imageamento e astronomia. Os achados aparecem em PRX Quantum (DOI: 10.1103/s94k-929p).