Квантовый скачок на Луне: создание сверхстабильного лазера в вечной тени

Ученые предлагают разместить в постоянно затененных кратерах Луны кремниевый резонатор для лазера, который превзойдет земные аналоги по стабильности в десять раз. Это станет основой для лунного времени, квантовых сетей и проверки теорий гравитации.

Международная группа исследователей представила концепцию создания принципиально нового типа ультрастабильного лазера, который предлагается разместить в постоянно затененных районах (PSR) Луны. Эти регионы у полюсов спутника, куда миллиарды лет не попадает солнечный свет, являются одними из самых холодных мест в Солнечной системе, что делает их идеальной естественной лабораторией для квантовых технологий.

Главный элемент установки — криогенный монолитный резонатор из кремния. В условиях естественного холода PSR (от 20 до 60 Кельвинов), вакуума, который на Луне создается самой природой, и экстремально низкой сейсмической активности (в тысячи раз ниже земной) такой резонатор сможет обеспечить стабильность лазера на уровне 10⁻¹⁸. Это означает, что фаза лазерного луча останется когерентной более минуты, что на порядок лучше, чем у лучших современных систем на Земле.

Авторы подчеркивают, что такой лазер станет базовой квантовой инфраструктурой в космосе. Среди его применений — создание высокоточного лунного координированного времени (LTC), необходимого для безопасной посадки кораблей и навигации будущих баз. Кроме того, система позволит строить оптические интерферометры со сверхдлинной базой для изучения далекого космоса, организовать сеть спутников с фазовой синхронизацией для квантовой связи и проводить уникальные тесты общей теории относительности.

Особенность проекта — использование пассивного радиационного охлаждения, направленного на глубокий космос (2.7 К), что исключает необходимость в сложных и виброактивных криогенных установках. Это делает систему надежной и пригодной для долгосрочной работы без обслуживания. Успех миссии ознаменует создание первой квантовой обсерватории на другом небесном теле и станет ключевым шагом для будущих миссий на Марс и в дальний космос.