Землю 2.0 могут выдать фотоны, которые обычная камера просто теряет. ...

Дата публикации: 02-08-2026 08:00:55

Землю 2.0 могут выдать фотоны, которые обычная камера просто теряет.
Когда астрономы говорят о прямом снимке экзопланеты у далёкой звезды, часто вспоминают образ светлячка рядом с ослепительным прожектором. Планета земного типа почти не видна на фоне своей звезды: обычно она слабее в 100 миллионов — 10 миллиардов раз. Поэтому поймать её напрямую невероятно сложно. Но в новой работе исследователей из Университета Ханьян в Южной Корее, опубликованной как препринт на arXiv, предложен теоретический выход: объединить умные компьютерные алгоритмы и квантовую физику.
Квантовая физика не сразу приходит в голову, когда речь заходит о снимках чего-то такого крупного, как планета. Тем более что между квантовой механикой и теорией относительности до сих пор есть фундаментальное напряжение. Но чтобы понять, почему квантовый подход тут вообще может сработать, нужно вспомнить про предел Рэлея.
Если два источника света расположены слишком близко друг к другу и оба испускают фотоны, их излучение сливается в одно пятно, когда расстояние между ними меньше предела Рэлея. Для экзопланет это значит простую вещь: свет планеты тонет в сиянии звезды. Обычный фотодетектор просто ловит фотон, но не понимает, прилетел он от планеты или от её звезды-хозяйки.
И здесь включается квантовая механика. В ней фотон несёт не только информацию об энергии, то есть о «яркости». У него есть и другие характеристики — например, форма волны. Измерение фотона по этой форме называют измерением пространственной моды. Если создать систему, где фотоны сортируются по волновым свойствам ещё до попадания на детектор, можно вытащить из света те данные, которые обычные камеры пропускают.
Чтобы всё работало в реальном времени, исследователям пришлось добавить в программу анализа изображений постоянную обратную связь. Сначала они использовали логарифмическую шкалу, чтобы алгоритм мог отслеживать огромную разницу в яркости между звездой и планетой. Затем, когда программа начинала строить предположение о системе — сколько там звёзд и планет, — она вычисляла симметричную логарифмическую производную. Этот параметр подсказывал сортировщику фотонов, как сдвигать и корректировать данные, чтобы сохранить максимум квантовой информации. А ещё авторы убрали человеческое предположение о том, сколько планет нужно искать, и заменили его статистическим инструментом — байесовским информационным критерием.
После настройки обратной связи алгоритм проверили на смоделированной звёздной системе: одна звезда и две планеты. Одна планета была всего в 10 000 раз тусклее звезды, другая — в 100 миллионов раз тусклее. Обе находились внутри предела Рэлея. При моделировании методом Монте-Карло, когда начальные условия немного меняются от запуска к запуску, алгоритм верно определял общее число объектов — то есть 3 — в 72,5% случаев. Когда система справлялась, она также находила точное положение планет в симуляции с точностью до одного пикселя. А яркость сверхтусклой планеты оценивала с точностью до коэффициента два в 99,7% случаев — если до этого правильно определяла количество объектов.
Конечно, симуляция — ещё не настоящий космос. Результаты моделей не всегда идеально переносятся на реальные телескопы. Но авторы попытались приблизить задачу к жизни: они специально нарушили выравнивание виртуального телескопа при создании наборов данных для моделирования. Алгоритм смог в реальном времени подстроиться под этот искусственный шум, а успешность упала совсем немного — до 71,3%. Правда, у настоящих телескопов есть множество других источников шума, и пока неизвестно, насколько уверенно метод справится с ними.
Важно понимать: статья пока описывает только компьютерное моделирование. Но даже так это большой шаг к квантовым системам визуализации, которые смогут находить планеты в 100 миллионов раз тусклее своей звезды. Это огромный скачок по сравнению с существующими квантовыми системами, где контраст между целевой планетой и звездой достигает лишь 1/1000.
Для инженеров это ещё и понятный маршрут на будущее. Физические устройства обычно сильно отстают от теоретических доказательств, но рано или поздно кто-то соберёт такую систему и попробует с её помощью открыть новую экзопланету. Какие сложности всплывут по дороге — ещё предстоит узнать. Но с точки зрения теоретической физики союз поиска экзопланет и квантовой визуализации выглядит как один из самых необычных подходов к одной из самых захватывающих задач современной астрономии.

Схожие новости

#	Наименование новости	Тональность	Информативность	Дата публикации
1	ABC: Трамп рассматривает возможность отставки главы аппарата Белого дома	0	0	13-11-2018
2	Capgemini announces its new Chief Financial Officer	0	0	01-12-2023
3	Police: Note alerted teacher to gun in student’s backpack in South Carolina	0	0	17-01-2020
4	Беларусь и Польша обсудили перспективы межпарламентского взаимодействия	0	0	14-01-2020
5	TV audience up slightly from last year for CFP championship	0	0	15-01-2020
6	Морок vs Внушение мыслей	0	0	26-04-2019
7	Greg Chimera steps down as Johns Hopkins head football coach	0	0	04-01-2024
8	"My Dearest Nemesis" Episode #1.4 - Francés (1CD ) - Subtítulo:	0	0	27-02-2025
9	بیش از ۵۴۴هزار خانوارلرستانی مشمول طرح کالا برگ الکترونیکی شدند	0	0	27-02-2025
10	Кингисепп: Утро 17 фев, Пн	0	0	16-02-2020

Классификация: Наука. Схожих патентов: 0. Схожих новостей: 10. Тональность: 0. Информативность: 9.79. Источник: vk.com.