想象一下，能够看到类似地球的行星绕另一颗恒星运行，或者看着一颗恒星被黑洞切碎。
如此精确的观察目前是不可能的。 但是科学家们正在提出一种方法，以量子方式机械地连接世界各地的光学望远镜，以便以令人难以置信的详细程度观察宇宙。
诀窍是在望远镜之间传输易碎的光子，以便可以合并或“干扰”信号以创建更清晰的图像。 研究人员有 多年闻名 未来的一种称为“隐形眼镜”的远距离传送设备网络将可能实现这种干涉测量 量子互联网。 但是，尽管量子互联网是一个遥不可及的梦想，但一项新提案提出了一种方案，该方案可以利用目前正在开发的量子存储设备进行光学干涉测量。
该方法将代表天文学对规模的痴迷的下一阶段。 较宽的镜面可以产生更清晰的图像，因此天文学家不断设计越来越大的望远镜，并看到了更多有关宇宙的细节。 今天，他们正在建造一架光学望远镜，其镜面将近40米，是哈勃太空望远镜的16倍（因此分辨率）。 但是镜像数量可以增长是有限度的。
“我们不会建造100米的单孔径望远镜。 太疯狂了！” 说 丽莎·普拉托（Lisa Prato）是亚利桑那州洛厄尔天文台的一名天文学家。 “那么未来会怎样？ 未来的干涉仪。”
地球大小的望远镜
射电天文学家从事干涉测量已有几十年了。 这 黑洞的第一张照片于2019年发布，是通过同步到达世界各地八台射电望远镜的信号而制成的。 总的来说，这些望远镜的分辨力只有一个像它们之间的距离一样宽的镜子，即有效的地球大小的望远镜。
为了制作照片，对到达每个望远镜的无线电波进行精确的时间戳记和存储，然后将数据缝合在一起。 在射电天文中，该过程相对容易，这是因为发射无线电的物体往往非常明亮，并且因为无线电波相对较大，因此易于排列。
光学干涉术要困难得多。 可见波长长数百纳米，根据它们到达不同望远镜的时间，在对准波时留出的误差空间要小得多。 此外，光学望远镜从非常暗的光源中逐个光子地建立图像。 将这些粒状信号保存到普通硬盘驱动器上而又不丢失对于进行干涉测量至关重要的信息是不可能的。
天文学家通过直接将附近的光学望远镜与光纤连接来进行管理，这种方法在2019年引向了 首次直接观测系外行星。 但是，连接望远镜相距超过1公里左右是“极其费力且昂贵的”，他说 西奥十布鲁梅拉尔是位于加利福尼亚的光学干涉阵列CHARA Array的负责人。 “如果有一种用某种量子装置在光学望远镜上记录光子事件的方法，那对科学将大有裨益。”
杨氏缝
乔斯·布兰德·霍索恩 和 约翰·巴塞洛缪（John Bartholomew） 悉尼大学和 马修·塞拉斯（Matthew Sellars） 澳大利亚国立大学 最近提出了一个方案 用量子硬盘进行光学干涉测量。
新提议背后的原理可以追溯到1800年代初，即量子革命之前，当时的托马斯·杨（Thomas Young） 设计了一个实验 测试光是由粒子还是由波组成。 Young使光线穿过两个紧密分开的缝隙，并在后面的屏幕上看到规则的明亮带状图案。 他认为，出现这种干涉图是因为来自每个狭缝的光波相互抵消，并在不同的位置相加。
然后事情变得很奇怪。 量子物理学家发现，即使一次向狭缝发射一个光子，双狭缝干涉图样仍然存在。 逐点地，它们逐渐在屏幕上创建相同的明暗带。 但是，如果有人监视每个光子切开的缝隙，干涉图案就会消失。 粒子只有在不受干扰的情况下才呈波浪状。
现在想象一下，有两个望远镜，而不是两个狭缝。 当来自宇宙的单个光子到达地球时，它可能会撞到任何一个望远镜。 在测量这一点之前-就像杨的双缝一样-光子是同时进入两者的波。
布兰·霍索恩（Bland-Hawthorn），巴塞洛缪（Bartholomew）和塞勒斯（Sellars）建议在每台望远镜上插入一个量子硬盘驱动器，该硬盘可以记录并存储入射光子的波状状态而不会干扰它们。 一段时间后，您将硬盘驱动器运输到一个位置，在此干扰信号以创建令人难以置信的高分辨率图像。
量子记忆
为了使这项工作有效，量子硬盘驱动器必须长时间存储大量信息。 一个转折点出现在2015年，当时巴塞洛缪，塞拉斯和同事 设计了一个存储设备 由euro原子核制成，嵌入晶体中，该晶体可以存储六个小时的脆弱量子态，并且有可能将其延长至数天。
然后，今年早些时候，中国科学技术大学合肥的一个团队演示了您可以将光子数据保存到类似设备中，然后再读出来。
“看到量子信息技术对天文学很有用，这是非常令人兴奋和令人惊讶的，” 周宗权，是他的合著者 最近发表的论文。 Zhou描述了一个世界，在这个世界中，高速火车或直升机在遥远的望远镜之间快速穿梭量子硬盘。 但是这些设备是否可以在实验室之外工作尚待观察。
巴塞洛缪（Bartholomew）相信可以保护硬盘免受干扰量子态的错误电场和磁场的影响。 但是他们还必须承受压力的变化和加速度。 研究人员正在设计可存储多种不同波长光子的硬盘驱动器，这是捕获宇宙图像的必要条件。
并非所有人都认为它将起作用。 “从长远来看，如果要使这些技术变得实用，它们将需要一个量子网络，” 米哈伊尔·卢金（Mikhail Lukin），哈佛大学量子光学专家。 卢金（Lukin）无需物理运输量子硬盘，而是拥有 提出了一个方案 那将依赖于量子互联网-一种称为量子中继器的设备网络，该设备可以在位置之间传送光子而不会干扰其状态。
巴塞洛缪（Bartholomew）反驳说，“我们有充分的理由对量子硬盘驱动器持乐观态度”。 “我认为，在五到十年的时间范围内，您可以看到试验性实验，您实际上可以开始研究真正的（天文）资源。” 相比之下，布兰德·霍索恩（Bland-Hawthorn）表示，量子互联网的建设是“数十年之久”。
