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    La mécanique quantique, plutôt que d'un énorme télescope, pourrait être la meilleure voie à des images spatiales à haute résolution, selon une nouvelle étude menée au Royaume-Uni. Si elle est confirmée, un télescope de toute taille pourrait résoudre de plus en plus petites caractéristiques du ciel de la nuit, permettant aux astronomes de découvrir beaucoup plus facilement que ce n'est actuellement possible exoplanètes et autres objets éloignés.

    Le télescope Grand Télescope Canaries (GTC) sur l'île volcanique de La Palma dans les îles Canaries est un excellent exemple d'un télescope massif. Avec un miroir couvrant plus de 10 mètres, il est le plus grand télescope optique simple ouverture dans le monde, et a livré quelques-unes des images les plus nettes jamais enregistrées de galaxies lointaines, les amas globulaires et des nébuleuses. Mais la GTC n'est pas pas cher à construire: il a coûté € 130 000 000 et a pris sept ans.


    Temps incertains

    La raison la GTC et autres télescopes doivent être si grand est de pousser la résolution maximale. Lorsqu'un photon pénètre dans une ouverture d'un télescope, l'incertitude sur sa position est réduit par rapport au rayon de cette ouverture. En outre, selon le principe d'incertitude de Heisenberg, il est une incertitude correspondant dans son élan, qui définit la direction initiale du photon. Comme l'incertitude sur la position augmente avec l'élargissement de l'ouverture, l'incertitude sur sa lancée falls - en permettant son orientation à déterminer avec plus de précision. En d'autres termes, avec de plus grands télescopes ouvertures ont une "limite de diffraction" plus petite.

    Aglaé Kellerer à l'Université de Durham a commencé à réfléchir sur la façon dont la mécanique quantique pourraient fournir une alternative pour surmonter la limite de diffraction quand elle est tombée sur des méthodes similaires utilisées en microscopie et la lithographie. "L'un horizon pour l'astronome aujourd'hui est de construire de plus grands télescopes. D'une certaine manière, à un moment donné, nous devons arriver à une approche différente," dit-elle.

    Les techniques de clonage

    La limite de diffraction pour une ouverture du télescope est réglé par photon - mais si il y avait beaucoup, photons identiques clonés arrivent en même temps, la limite de diffraction serait réduite par un facteur égal à la racine carrée de leur nombre. Pour ce faire, Kellerer propose qu'un quantum "non-démolition" mesure est effectuée lors de chaque passage des photons à travers la pupille du télescope. Une telle mesure ne révèle pas d'informations spécifiques sur le photon, mais seulement enregistre son passage. Après la mesure, le photon est clone en le laissant atomes "désexciter", qui émettent spontanément plusieurs photons identiques qui sont ensuite enregistrées par un détecteur, qui calcule la moyenne du signal.

    Malheureusement, la technologie nécessaire pour construire un télescope en utilisant le clonage quantique est très loin puisque, manque d'efficacité, les mesures de courant non-démolition quantique sont effectuées sur des photons laser. Un objectif beaucoup plus près, dit Kellerer, est une expérience de validation de principe dans laquelle un télescope quantique serait dirigée à une source de lumière très lumineux avec une gamme spectrale étroite. Cela pourrait se faire dans un laboratoire spécialisé dans l'optique quantique, comme l'Institut Max Planck d'optique quantique à Garching, en Allemagne, ou l'Institut d'optique quantique et l'information quantique à Innsbruck, en Autriche. "C'est la première étape à faire maintenant," dit-elle.

    Physicien Shigeki Takeuchi à l'Université d'Osaka au Japon, qui a récemment démontré expérimentalement un microscope qui bénéficie de l'intrication quantique, appelle une idée "très intéressant". "J'ai le sentiment que d'une analyse théorique plus détaillée basée sur la physique quantique peut être important que la prochaine étape», dit-il.

    Même si le principe du télescope quantique s'avère valide, une question demeure de savoir si il serait plus facile d'exploiter la mécanique quantique que construire une plus grande miroir. Pour sa part, Kellerer est convaincu que le temps d'un télescope quantique viendra, disant: «Nous sommes mieux en mieux à exploiter les effets quantiques ... à un moment donné, il sera plus facile d'utiliser la technologie optique quantique."


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