.Giant leap toward quantum internet realized with Bell state analyzer

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.Giant leap toward quantum internet realized with Bell state analyzer

벨 상태 분석기로 실현된 양자 인터넷으로의 거대한 도약

오크 릿지 국립 연구소 ORNL의 Joseph Lukens는 광학 연구실에서 실험을 진행하고 있습니다. 출처: Jason Richards/ORNL,MARCH 4, 2022

미국 에너지부 양자 역학에 대한 과학자들의 증가하는 숙달은 혁신의 새로운 시대를 예고하고 있습니다. 자연의 가장 미세한 규모의 힘을 활용하는 기술은 오늘날의 선도적인 시스템보다 기하급수적으로 더 강력한 컴퓨터, 찾기 힘든 암흑 물질을 감지할 수 있는 센서, 사실상 해킹할 수 없는 양자 인터넷에 이르기까지 과학적 스펙트럼 전반에 걸쳐 엄청난 잠재력을 보여줍니다.

에너지부의 Oak Ridge 국립 연구소, Freedom Photonics 및 Purdue University의 연구원들은 주파수 빈 코딩을 위한 최초의 Bell 상태 분석기를 설계하고 시연함으로써 완전한 양자 인터넷 을 향한 진전을 이루었습니다. 그들의 발견은 Optica 에 게재되었습니다 . 정보가 양자 네트워크 를 통해 전송되기 전에 먼저 양자 상태 로 인코딩되어야 합니다 . 이 정보는 큐비트 또는 정보를 저장하는 데 사용되는 고전적 컴퓨팅 "비트"의 양자 버전에 포함되어 있으며, 이는 서로 독립적으로 설명할 수 없는 상태에 있음을 의미합니다.

- 두 큐비트 사이의 얽힘은 큐비트가 "벨 상태"에 있다고 말할 때 최대화된 것으로 간주됩니다. 이러한 벨 상태를 측정하는 것은 양자 통신 을 수행 하고 양자 네트워크에서 얽힘을 분산 하는 데 필요한 많은 프로토콜을 수행하는 데 중요 합니다. 그리고 이러한 측정이 수년 동안 수행되었지만 팀의 방법은 두 개의 다른 주파수에 있는 단일 광자 를 동시에 활용하는 양자 통신 방법인 주파수 빈 코딩을 위해 특별히 개발된 최초의 Bell 상태 분석기를 나타냅니다.

-ORNL 연구 과학자인 Wigner Fellow와 팀원 Joseph Lukens는 "이러한 벨 상태를 측정하는 것은 양자 통신의 기본"이라고 말했습니다. "순간이동 및 얽힘 스와핑과 같은 작업을 수행하려면 Bell 상태 분석기가 필요합니다." 순간 이동은 상당한 물리적 거리를 통해 한 당사자에서 다른 당사자로 정보를 보내는 행위이며 얽힘 스와핑은 이전에 얽히지 않은 큐비트 쌍을 얽히는 능력을 나타냅니다. "광섬유 네트워크를 통해 연결된 두 개의 양자 컴퓨터가 있다고 상상해보십시오."라고 루켄스는 말했습니다.

-"공간적 분리로 인해 서로 상호 작용할 수 없습니다. "그러나 그것들이 각각 국부적으로 단일 광자와 얽힐 수 있다고 가정하십시오. 이 두 광자를 광섬유로 보낸 다음 그들이 만나는 곳에서 벨 상태 측정을 수행함으로써 최종 결과는 두 개의 멀리 있는 양자 컴퓨터가 이제 얽혀 있다는 것입니다. — 비록 그들이 상호작용한 적은 없지만. 이른바 얽힘 스와핑(entanglement swapping)은 복잡한 양자 네트워크를 구축하는 데 중요한 기능입니다." 총 4개의 Bell 상태가 있지만 분석기는 주어진 시간에 2개만 구별할 수 있습니다. 그러나 다른 두 상태를 측정하려면 지금까지 불필요했던 엄청난 복잡성을 추가해야 하므로 괜찮습니다.

분석기는 시뮬레이션으로 설계되었으며 98%의 충실도를 보여주었습니다. 나머지 2%의 오류율은 분석기 자체가 아니라 테스트 광자의 무작위 준비로 인한 불가피한 노이즈의 결과라고 Lukens는 말했습니다. 이 놀라운 정확도는 이전에 Lukens의 연구 초점이었던 주파수 빈에 필요한 기본 통신 프로토콜을 가능하게 합니다. 2020년 가을, Purdue의 Lukens와 동료들은 양자 네트워크를 통해 정보를 전송하기 위해 필요에 따라 단일 주파수 빈 큐비트를 완전히 제어할 수 있는 방법을 처음으로 보여주었습니다. ORNL에서 개발한 양자 주파수 프로세서 기술을 사용하여 연구원들은 널리 적용 가능한 양자 게이트 또는 양자 통신 프로토콜을 수행하는 데 필요한 논리 연산을 시연했습니다.

이러한 프로토콜에서 연구원은 네트워크의 다른 곳에서 입자에 대해 수행된 측정에 대한 응답으로 사용자 정의 방식으로 광자를 조작할 수 있어야 합니다. AND/OR와 같은 고전적인 컴퓨터 및 통신 기술에서 사용되는 전통적인 연산은 디지털 0과 1에 개별적으로 작동하는 반면, 양자 게이트는 0과 1의 동시 중첩에서 작동하여 양자 정보가 통과할 때 보호되는 현상을 유지합니다. 진정한 양자 네트워킹을 실현합니다. 주파수 인코딩 및 얽힘은 많은 시스템에서 나타나고 자연스럽게 광섬유와 호환되지만 이러한 현상을 사용하여 데이터 조작 및 처리 작업을 수행하는 것은 전통적으로 어려운 것으로 입증되었습니다. Bell 상태 분석기가 완성되면 Lukens와 동료들은 주파수 인코딩 분야에서 최초가 될 완전한 얽힘 스와핑 실험으로 확장할 방법을 찾고 있습니다. 이 작업은 최근 DOE가 수여한 ORNL의 Quantum-Accelerated Internet Testbed 프로젝트의 일부로 계획되었습니다. 추가 탐색 연구원들은 빛을 사용하여 양자 통신 이정표를 실현합니다.

추가 정보: Navin B. Lingaraju et al, 스펙트럼으로 구별되는 광자를 위한 벨 상태 분석기, Optica (2022). DOI: 10.1364/OPTICA.443302 저널 정보: 광학 오크리지 국립연구소 제공

https://phys.org/news/2022-03-giant-quantum-internet-bell-state.html

 


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메모 2203050354 나의 사고실험 oms스토리텔링

"순간이동 및 얽힘 스와핑과 같은 작업을 수행하려면 Bell 상태 분석기가 필요합니다." 여기서의 벨상태는 샘플1.oms 상태를 함의할 수 있다. 허허.

각개의 '2 smola는 서로 얽혀있다'고 생각하지는 않지만, oms bell 상태는 1의 값을 공유한다. 여기서의 Bell 상태 분석기는 'oms 분석기'를 암시하는 것이면 양자 실재 시스템이 비로소 '무척 가까운 곳에 있음'을 나타낸다. 허허.

샘플a_oms (standard)
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000ac0 f00bde
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
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0b000f 0ead0c
0deb00 ac000f
ced0ba 00f000
a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
0f00d0 e0bc0a

샘플b0_qoms (standard)
0100000010=0,2
0010000100
0001000001
0010001000
0001010000
0000100100
0000100010
2000000000
0000001001

샘플c0_oss (standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca

*표준 정의역 _표시 조정(2203050425): 표시조정 (메모 날짜)

.샘플a0_정의역 (2203020227) :
https://m.facebook.com/story.php?story_fbid=793909095334282&id=100041455959207


새로운 설정부분1.
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.샘플a0_정의역(2203011225): 우주밀도와 수소의 파장 길이
https://m.facebook.com/story.php?story_fbid=793442322047626&id=100041455959207

 

.샘플a0&b0_ 통합 정의역 (2202251214):
https://www.facebook.com/search/top?q=memo%202202251214

 

.샘플a0_oms정의역(2202251559):
https://m.facebook.com/story.php?story_fbid=792009375524254&id=100041455959207

 

.샘플c1& a4_oss정의역 (2202210533): oss (xyz_mss)이론
https://www.facebook.com/search/top?q=memo%20%202202210533

 

.샘플b0_ qoms 정의역(2202280301)
https://www.facebook.com/100041455959207/posts/792457632146095

 

.샘플a0_oms정의역(2202280408)
https://jl0620.blogspot.com/.../cosmic-web-orchestrates...

 

.샘플a0_oms 정의역(2203010643): 블랙홀 렌즈 효과을 통한 감지의 알고리즘
https://www.facebook.com/100041455959207/posts/793270442064814/


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.샘플c0_oss정의역(날짜?) : 음의 부호를 가진 베이스 빅뱅이전의 x우주를 축소하여 y우주의 팽창이 시작됐다. ; 최초의 '샘플a0,b0,c0_정의역'을 도입하다.

https://bigthink.com/starts-with-a-bang/muon-particle-physics/?fbclid=IwAR1aW40KBpJHxO-dJy0ffXrwY7yE2dfgi8shUfWofn2LfRQvGNMntDKPnvc

 

.샘플c0_oss 정의역( 220122_0702,1643):
https://m.facebook.com/story.php?story_fbid=766769164714942&id=100041455959207



.샘플c0_oss정의역( 2202070505):
https://www.facebook.com/search/top?q=memo%202202070505

 

.샘플c0_oss 정의역(2202101658,2202100134):
https://m.facebook.com/story.php?story_fbid=779379480120577&id=100041455959207

.샘플c0_oss 정의역(2202101658):
https://m.facebook.com/story.php?story_fbid=779768500081675&id=100041455959207



.샘플c0_oss 정의역(220213044):
https://m.facebook.com/story.php?story_fbid=781575806567611&id=100041455959207



.샘플c0_oss 정의역(2202160155):
https://m.facebook.com/story.php?story_fbid=783601189698406&id=100041455959207



.샘플c0,a0_oss정의역(2202170312)
https://www.facebook.com/search/top?q=memo%202202170312



.샘플c0_oss 정의역( 2202180917):
https://www.facebook.com/search/top?q=memo%202202180917

 

.샘플c0_oss 정의역( 2202260407):
https://www.facebook.com/search/top?q=memo%202202260407

 

 

 

- Entanglement between two qubits is considered maximized when we say that the qubit is in a "bell state". Measuring these bell states is important for performing quantum communication and for many protocols needed to disperse entanglement in quantum networks. And although these measurements have been made for many years, the team's method represents the first Bell state analyzer developed specifically for frequency bin coding, a quantum communication method that simultaneously utilizes a single photon at two different frequencies.

- ORNL research scientist Wigner Fellow and team member Joseph Lukens said, "Measuring these bell states is fundamental to quantum communication." "You need a Bell state analyzer to do things like teleportation and entanglement swapping." Teleportation is the act of sending information from one party to another over significant physical distances, and entanglement swapping refers to the ability to entangle previously unentangled pairs of qubits. “Imagine two quantum computers connected via a fiber optic network,” said Lucens.
- "They cannot interact with each other because of their spatial separation." But suppose they each can be entangled with a single photon locally. By sending these two photons through an optical fiber and then performing a Bell state measurement where they meet, the end result is that two distant quantum computers are now entangled. — Although they never interacted. So-called entanglement swapping is an important feature for building complex quantum networks." There are a total of four Bell states, but the analyzer can only distinguish two at any given time. However, to measure the other two states, That's ok because it adds a lot of complexity.

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Memo 2203050354 My Thought Experiment oms Storytelling

"You need a Bell state analyzer to do things like teleportation and entanglement swapping." Here, the bell state may imply the sample 1.oms state. haha.

I don't think that each '2 smola is intertwined', but the oms bell state shares a value of 1. If the Bell state analyzer here implies 'oms analyzer', it indicates that the quantum reality system is 'very close'. haha.

sample a_oms (standard)
b0acfd 0000e0
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e00d0c 0b0fa0
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ced0ba 00f000
a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
0f00d0 e0bc0a

sample b0_qoms (standard)
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0001000001
0010001000
0001010000
0000100100
0000100010
2000000000
0000001001

sample c0_oss (standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca

*Standard domain _Display adjustment (2203050425): Display adjustment (Memo date)

.sample a0_domain (2203020227):
https://m.facebook.com/story.php?story_fbid=793909095334282&id=100041455959207
New setting part 1.
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.sample a0_domain (2203011225): cosmic density and hydrogen wavelength length
https://m.facebook.com/story.php?story_fbid=793442322047626&id=100041455959207

.sample a0&b0_ unified domain (2202251214):
https://www.facebook.com/search/top?q=memo%202202251214

.sample a0_oms domain (2202251559):
https://m.facebook.com/story.php?story_fbid=792009375524254&id=100041455959207

.sample c1& a4_oss domain (2202210533): oss (xyz_mss) theory
https://www.facebook.com/search/top?q=memo%20%202202210533

.sample b0_ qoms domain (2202280301)
https://www.facebook.com/100041455959207/posts/792457632146095

.sample a0_oms domain (2202280408)
https://jl0620.blogspot.com/.../cosmic-web-orchestrates...

.sample a0_oms domain (2203010643): Algorithm of detection through black hole lensing effect
https://www.facebook.com/100041455959207/posts/793270442064814/
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.Sample c0_oss domain (/): negative-signed base The expansion of the y universe started by shrinking the x universe before the Big Bang. ; Introduce the first 'sample a0,b0,c0_domain'.

https://bigthink.com/starts-with-a-bang/muon-particle-physics/?fbclid=IwAR1aW40KBpJHxO-dJy0ffXrwY7yE2dfgi8shUfWofn2LfRQvGNMntDKPnvc

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.NASA’s NuSTAR Space Observatory Makes Illuminating Cosmic Discoveries With “Nuisance” Light

NASA의 NuSTAR 우주 천문대, "Nuisance" 빛으로 우주 발견을 밝히다

주제:천문학천체물리학JPL나사뉴스타 제트 추진 연구소 작성 2022년 3월 4 일 NASA NuSTAR Astist의 개념 궤도에 있는 NuSTAR의 아티스트 개념. 크레딧: NASA/JPL-Caltech

X선 관측소의 독특한 디자인 덕분에 천문학자들은 이전에 원치 않는 빛을 사용하여 이전보다 훨씬 더 많은 우주 물체를 연구할 수 있게 되었습니다. 거의 10년 동안 NASA 의 NuSTAR(Nuclear Spectroscopic Telescope Array) X선 우주 관측소는 충돌하는 죽은 별과 뜨거운 가스를 먹고 사는 거대한 블랙홀과 같은 우주에서 가장 에너지가 높은 물체를 연구해 왔습니다. 그 기간 동안 과학자들은 외부 소음이 전화 통화를 방해할 수 있는 것처럼 관측을 방해할 수 있는 천문대 측면을 통해 새는 미광을 처리해야 했습니다. 그러나 이제 팀원들은 정상적인 표적 관찰을 수행하면서 NuSTAR의 주변 시야에 있는 물체에 대해 배우기 위해 미광 X선 빛을 사용하는 방법을 알아냈습니다. 이 개발은 NuSTAR가 제공하는 통찰력을 배가할 가능성이 있습니다.

천체물리학 저널( Astrophysical Journal )의 새로운 과학 논문은 우주 물체(이 경우 중성자별 )에 대해 배우기 위해 NuSTAR의 미광 관측을 처음 사용한 것에 대해 설명합니다 . 별이 붕괴된 후 남은 물질 덩어리인 중성자별은 우주에서 블랙홀 다음으로 밀도가 가장 높은 물체 중 하나입니다. 그들의 강력한 자기장은 가스 입자를 가두어 중성자별 표면으로 퍼뜨립니다. 입자가 가속되고 에너지가 공급되면 NuSTAR가 감지할 수 있는 고에너지 X선을 방출합니다. NuSTAR 우주선 이 그림은 우주에서 NASA의 NuSTAR X선 망원경을 보여줍니다. 두 개의 부피가 큰 구성 요소는 전개 가능한 마스트 또는 붐이라고 하는 33피트(10미터) 구조로 분리됩니다. 빛은 붐의 한쪽 끝에서 수집되고 다른 쪽 끝에서 감지기에 도달하기 전에 길이를 따라 집중됩니다. 

새로운 연구는 SMC X-1이라고 불리는 시스템에 대해 설명합니다. 이 시스템은 우리 은하(지구의 고향 은하)를 도는 두 개의 작은 은하 중 하나에서 살아있는 별을 도는 중성자 별으로 구성되어 있습니다 . SMC X-1의 X선 출력 밝기는 망원경으로 볼 때 크게 달라지는 것처럼 보이지만 수십 년 동안 NuSTAR와 다른 망원경으로 직접 관찰한 결과 이러한 변동의 패턴이 밝혀졌습니다. 과학자들은 X선 망원경으로 연구할 때 SMC X-1의 밝기가 변하는 몇 가지 이유를 지적했습니다. 예를 들어, 엑스선의 밝기는 중성자별이 각 궤도를 돌면서 살아있는 별 뒤로 떨어지면서 어두워집니다. 논문에 따르면 미광 데이터는 잘 문서화된 변경 사항 중 일부를 감지할 수 있을 만큼 민감했습니다.

캘리포니아 패서디나에 있는 Caltech의 천체 물리학자인 McKinley Brumback은 "이 논문은 우리가 직접 관찰을 통해 이미 확인한 SMC X-1에서 중성자별의 밝기 변동을 관찰했기 때문에 이 미광 접근 방식이 신뢰할 수 있음을 보여줍니다"라고 말했습니다.

그리고 새로운 연구의 주 저자. "앞으로 우리가 미광 데이터를 사용하여 물체의 밝기가 정기적으로 변경되는지 여부를 아직 알 수 없을 때 물체를 보고 잠재적으로 이 접근 방식을 사용하여 변화를 감지할 수 있다면 좋을 것입니다." 형태와 기능 새로운 접근 방식은 덤벨이나 개뼈와 유사한 NuSTAR의 모양 때문에 가능합니다. 전개 가능한 마스트라고 하는 좁은 33피트(10미터) 구조의 양쪽 끝에 두 개의 부피가 큰 구성 요소가 있습니다. 팔. 일반적으로 연구원은 광학 장치 또는 X선을 수집하는 하드웨어를 포함하는 부피가 큰 끝 중 하나를 연구하려는 대상에 가리킵니다.

빛은 붐을 따라 우주선의 다른 쪽 끝에 위치한 탐지기로 이동합니다. 빛의 초점을 맞추려면 둘 사이의 거리가 필요합니다. 그러나 미광은 광학 장치를 우회하여 붐의 측면을 통해 들어감으로써 감지기에 도달하기도 합니다. 그것은 망원경이 직접 관찰하는 모든 물체의 빛과 함께 NuSTAR의 시야에 나타나며 종종 눈으로 식별하기가 상당히 쉽습니다. 이미지의 측면에서 나오는 희미한 빛의 원을 형성합니다. (당연히 미광은 다른 많은 우주 및 지상 기반 망원경의 문제입니다.) NuSTAR 팀 구성원 그룹은 지난 몇 년 동안 다양한 NuSTAR 관측에서 미광을 분리했습니다. 각 관찰의 주변에서 밝고 알려진 X선 소스를 식별한 후 컴퓨터 모델을 사용하여 어떤 밝은 물체가 근처에 있었는지에 따라 얼마나 많은 미광이 나타나야 하는지 예측했습니다. 그들은 또한 거의 모든 NuSTAR 관찰을 관찰하여 미광의 확실한 신호를 확인했습니다. 팀은 NuSTAR가 미광 관측을 수집한 약 80개 물체의 카탈로그를 만들고 컬렉션 이름을 "StrayCats"로 지정했습니다. Caltech의 선임 연구원이자 StrayCats 작업을 이끄는 NuSTAR 팀원인 Brian Grefenstette는 "조용한 영화관에 앉아 드라마를 보고 옆집에서 상영 중인 액션 영화에서 폭발음을 듣는다고 상상해 보세요. “과거에는 우리가 초점을 맞추려고 했던 것과는 거리가 멀었습니다.

-이제 우리는 그 여분의 노이즈를 유용한 데이터로 변환하여 NuSTAR를 사용하여 우주를 연구하는 완전히 새로운 방법을 열 수 있는 도구를 갖게 되었습니다.” 물론, 미광 데이터는 NuSTAR에 의한 직접 관찰을 대체할 수 없습니다. 초점이 맞지 않는 미광을 제외하고 NuSTAR가 직접 관찰할 수 있는 많은 물체는 미광 카탈로그에 표시하기에는 너무 희미합니다. 그러나 Grefenstette는 여러 Caltech 학생들이 데이터를 조사했으며 중성자별 표면의 열핵 폭발과 같은 극적인 사건일 수 있는 주변 물체에서 급속하게 밝아지는 사례를 발견했다고 말했습니다. 중성자별의 밝기 변화의 빈도와 강도를 관찰하면 과학자들이 그 물체에 무슨 일이 일어나고 있는지 해독하는 데 도움이 될 수 있습니다. Renee Ludlam은 "X선 소스의 장기적인 동작이나 밝기에서 패턴을 찾으려고 한다면 미광 관찰이 더 자주 확인하고 기준선을 설정하는 좋은 방법이 될 수 있습니다"라고 말했습니다.

NASA Hubble Fellowship Program Caltech의 Einstein 펠로우이자 StrayCats 팀의 구성원입니다. “또한 우리가 예상하지 못하거나 일반적으로 NuSTAR를 직접적으로 가리킬 수 없을 때 이러한 물체에서 이상한 행동을 포착할 수 있습니다. 미광 관찰이 직접 관찰을 대체하지는 않지만 더 많은 데이터가 항상 좋습니다.”

참조: McKinley C. Brumback, Brian W. Grefenstette, Douglas JK Buisson, Matteo Bachetti, Riley Connors, Javier A. García, Amruta Jaodand, Roman의 "SMC X-1의 스핀 및 궤도 동작에 대한 기준선 확장"(NuSTAR Stray Light로) Krivonos, Renee Ludlam, Kristin K. Madsen, Guglielmo Mastroserio, John A. Tomsick 및 Daniel Wik, 2022년 2월 24일, 천체 물리학 저널 . DOI: 10.3847/1538-4357/ac4d24 미션에 대한 추가 정보 NuSTAR는 2012년 6월 13일에 발사되었습니다. Caltech가 주도하고 워싱턴에 있는 NASA의 과학 임무 이사회를 위해 JPL 이 관리하는 Small Explorer 임무 는 덴마크 공과 대학(DTU) 및 이탈리아 우주국(ASI)과 협력하여 개발되었습니다. 망원경 광학 장치는 컬럼비아 대학교 , 메릴랜드주 그린벨트에 있는 NASA의 고다드 우주 비행 센터 및 DTU에서 제작했습니다. 우주선은 버지니아 주 덜레스에 있는 Orbital Sciences Corp.에서 제작했습니다. NuSTAR의 임무 운영 센터는 버클리 캘리포니아 대학교에 있으며 공식 데이터 아카이브는 NASA의 고에너지 천체 물리학 과학 아카이브 연구 센터에 있습니다. ASI는 임무의 지상국과 미러 데이터 아카이브를 제공합니다. Caltech는 NASA의 JPL을 관리합니다.

https://scitechdaily.com/nasas-nustar-space-observatory-makes-illuminating-cosmic-discoveries-with-nuisance-light/

 

 

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