量子信息处理中的引力透镜时间延迟测量

天体体的引力场会弯曲其周围的光线，形成多条光从遥远源头到达地球的不同路径。测量沿这些不同路径中光子到达时间的差异，提供了一种确定透镜系统质量的方法，而这种质量通常难以约束。这在小透镜镜情况下尤其具有挑战性，因为由透镜产生的图像无法单独分辨；现有的方案受到显著限制，要求大量光子通量，并且当光源的角直径过大时会丢失信号相干性。在本工作中，我们提出了一种测量天文学时间延迟的新方法。该方法比以前的方案使用了指数级更少的光子，使原本不可能的观测成为可能。我们的方法结合了量子算法和量子信息处理技术，达到了寻找时间延迟所需光子数的可证明下界。该方案具有多个应用：我们探讨其在校准光学干涉仪天文望远镜和直接测量进行中的小透镜事件质量方面的应用。为证明后者，我们呈现了一个来自银河星团的小透镜恒星闪烁源的 fiducial 示例。尽管此类事件产生的光子数量较少，但我们表明，这一光子高效方案为使用现有和近期地面望远镜直接测量小透镜时间延迟打开了可能性。