إعلان PRIN 2022D. D. N. 104 بتاريخ 2 فبراير 2022
عنوان المشروع: «التصوير الكمي للكشف عن الكواكب الخارجية» (QUEXO)
رمز CUP: D53D23002850006
الميزانية: € 94.396
P.I.: Prof. Cosmo Lupo
وحدات بحث أخرى أو وحدات فرعية محتملة: وكالة الفضاء الإيطالية (ماتيرا)
وصف موجز للمشروع
تَعِد تقنيات الكمّ لجمع الصور ومعالجتها بتحقيق دقة تفوق ما تتيحه البصريات الكلاسيكية. ويتمثل هدف QUEXO في اختبار تقنية جديدة تقوم على تحليل المجال الكهرومغناطيسي إلى أنماط مستعرضة (إزالة تعدد الإرسال للأنماط المكانية - SPADE)، بالاقتران مع كواشف الفوتون الواحد، للحصول على قياسات دقيقة تتجاوز بكثير حد الحيود الكلاسيكي. وفي بيئة مضبوطة، سنحدد خصائص بروتوكولات القياس واختبارات الفرضيات للكشف عن الكواكب الخارجية [Huang, Lupo, Phys. Rev. Lett. 127], 130502 (2021)]. نرى أن هذا البحث الأساسي سيمهّد الطريق لابتكار منهجيات تجريبية جديدة، وسيعزّز البحث عن الكواكب خارج المجموعة الشمسية من خلال التصوير المباشر. ونتوقع إحراز تقدم مستقبلي في رصد الكواكب خارج المجموعة الشمسية يتجاوز بكثير أحدث ما توصلت إليه التقنيات: في نطاق عدّ الفوتونات، وللكواكب ذات الكتل وأنصاف الأقطار المدارية الأصغر، مثل الكواكب الشبيهة بالأرض والكواكب الواقعة في المنطقة الصالحة للحياة.
الغرض
تطوير واختبار منهجيات بصرية لإجراء قياسات عالية الدقة، بهدف إنشاء أنظمة تجريبية لرصد الفضاء، ولا سيما الكواكب الخارجية، بدقة تتجاوز حد الحيود.
النتائج المتوقعة
النمذجة النظرية والتنفيذ التجريبي، أولاً على المنضدة البصرية، ثم دمج التقنية في تلسكوب كاسيغرين في مقر وكالة الفضاء الإيطالية في ماتيرا. وإثبات المنهجية التجريبية اللازمة لإجراء قياسات عالية الدقة تتجاوز حد الحيود.
النتائج المحققة
أنجز مشروع QUEXO أربع تجارب على منضدة بصرية، وأثبت إمكانية إجراء قياسات دقيقة للأطوال والترددات والفترات الزمنية. في [Santamaria, Sgobba, Lupo, Optica Quantum 2], 46 (2024)] برهنّا على استخدام SPADE وكواشف الفوتون المفرد لقياس المسافة بدقة بين مصدرين نقطيين غير مترابطين، وكذلك قياس شدتيهما النسبيتين. وفي [Santamaria, Sgobba, Pallotti, Lupo, Photonics Res. 13], 865 (2025)] برهنّا على استخدام SPADE في التحليل الطيفي بدقة تتجاوز حد الحيود. وقد سبق عملنا أول قياس للتحليل الطيفي دوبلري عالي الدقة لمصدر نجمي [Kim et al., Astrophys. J. Lett. 993, L3 (2025)].
طوّرنا نماذج نظرية لوصف البيانات التجريبية وتفسيرها، وعمّمنا نهجنا لمعالجة مسألة التمييز بين المصادر غير المترابطة، التي لا يلزم أن تكون نقطية [Triggiani, Lupo, Quantum Sci. Technol. 11], 015028 (2026)]، وبمساعدة الذكاء الاصطناعي أيضًا [Buonaiuto, Lupo, Quantum Mach. Intell. 7, 28 (2025)].
نشر مشروع QUEXO 10 مقالات في مجلات دولية محكّمة، وعرض نتائجه في 7 مؤتمرات (5 محاضرات وملصقان)، كما قدّم 5 محاضرات بدعوات، ونظّم ورشتي عمل في باري.
