論文の概要: Measuring gravitational lensing time delays with quantum information processing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.07898v1
• Date: Thu, 09 Oct 2025 07:53:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-10 17:54:14.94095
• Title: Measuring gravitational lensing time delays with quantum information processing
• Title（参考訳）: 量子情報処理による重力レンズの時間遅延の測定
• Authors: Zhenning Liu, William DeRocco, Shiming Gu, Emil T. Khabiboulline, Soonwon Choi, Andrew M. Childs, Anson Hook, Alexey V. Gorshkov, Daniel Gottesman,
• Abstract要約: 天体物理学的な時間遅延を測定するための新しい手法を提案する。 提案手法は従来よりも指数関数的に少ない光子を用いており、他の方法では不可能な観測を可能にしている。 我々は、光学干渉望遠鏡の校正と、進行中のマイクロレンズイベントの直接質量測定の両方にその用途を探求する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7494237717093823
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The gravitational fields of astrophysical bodies bend the light around them, creating multiple paths along which light from a distant source can arrive at Earth. Measuring the difference in photon arrival time along these different paths provides a means of determining the mass of the lensing system, which is otherwise difficult to constrain. This is particularly challenging in the case of microlensing, where the images produced by lensing cannot be individually resolved; existing proposals for detecting time delays in microlensed systems are significantly constrained due to the need for large photon flux and the loss of signal coherence when the angular diameter of the light source becomes too large. In this work, we propose a novel approach to measuring astrophysical time delays. Our method uses exponentially fewer photons than previous schemes, enabling observations that would otherwise be impossible. Our approach, which combines a quantum-inspired algorithm and quantum information processing technologies, saturates a provable lower bound on the number of photons required to find the time delay. Our scheme has multiple applications: we explore its use both in calibrating optical interferometric telescopes and in making direct mass measurements of ongoing microlensing events. To demonstrate the latter, we present a fiducial example of microlensed stellar flares sources in the Galactic Bulge. Though the number of photons produced by such events is small, we show that our photon-efficient scheme opens the possibility of directly measuring microlensing time delays using existing and near-future ground-based telescopes.
• Abstract（参考訳）: 天体の重力場は周囲の光を曲げ、遠方の光源からの光が地球に届く複数の経路を形成している。 これらの異なる経路に沿った光子到着時間の差を測定することは、レンズシステムの質量を決定する手段となり、それ以外は制約が難しい。 レンズによる画像が個別に解決できないマイクロレンシングでは特に困難であり、光源の角径が大きすぎると大きな光子フラックスと信号コヒーレンスが失われるため、マイクロレンシングシステムにおける時間遅延を検出するための既存の提案は著しく制約される。 本研究では,天体物理学的な時間遅延を測定するための新しい手法を提案する。 提案手法は従来よりも指数関数的に少ない光子を用いており、他の方法では不可能な観測を可能にしている。 我々のアプローチは、量子インスピレーションされたアルゴリズムと量子情報処理技術を組み合わせたもので、時間遅延を見つけるのに必要な光子の個数に対する証明可能な低い境界を飽和させる。 我々は、光学干渉望遠鏡の校正と、進行中のマイクロレンズイベントの直接質量測定の両方にその用途を探求する。 後者を実証するため,銀河バルジにおける微粒星フレア源のフィデューシャルな例を示す。 このような事象によって生成される光子の数は少ないが、我々の光子効率の手法は、既存の地表面望遠鏡や近未来の地上望遠鏡で直接マイクロレンズの時間遅延を測定する可能性を示している。

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