انهيار جليدي من الفوتونات: كيف نلتقط غير المرئي ⚡ экспресс
تحتاج التقنيات الكمومية إلى كواشف للفوتونات المفردة. ففوتونات الميكروويف (المستخدمة في الدوائر فائقة التوصيل) طاقتها ضئيلة جداً، مما يصعّب تمييزها عن الضوضاء. أما الأسلوب الجديد فيقوم على مضاعفة الفوتونات قبل الكشف باستخدام جهاز جوزيفسوني يعمل بالنفق غير المرن لأزواج كوبر. هذا الجهاز يشبه مغرفة تحوّل قطرة حساء واحدة إلى ملعقة كاملة، ولكن بالنسبة لكمّات الضوء. وقد أظهر التحليل أن المضاعفة على مرحلتين بمقدار 16 مرة تتيح بلوغ احتمال كشف بنسبة 84.5% مع معدل إنذارات كاذبة شديد الانخفاض.
في القياس الضوئي (قياس الضوء) لم نتمكن لوقت طويل من التقاط الفوتونات الميكروية المفردة — طاقتها تعادل اهتزاز الذرات بفعل الحرارة. جاء الحل من الموصلات الفائقة: فوتون واحد يُطلق انهيارًا جليديًا — مثل كرة الثلج التي تتدحرج من الجبل وتجمع الثلج، هكذا كم الميكروويف يولد عشرات من أمثاله. تُفصل الإشارة المعززة عن الخلفية باستخدام تحليل الإنتروبيا الكمومية — مقياس الفوضى: في انهيار الفوتونات الجليدي، تختلف عن تلك في الضوضاء العشوائية. يُبرَّد الكاشف حتى يقارب الصفر المطلق لكبت الضوضاء الحرارية. تصل الكفاءة إلى 84.5% مع حد أدنى من الأخطاء. مفارقة: لالتقاط الجسيمات من ماضي الكون الناري، نحتاج إلى البرودة القصوى. ستربط كواشف كهذه الحواسيب الكمومية، وقد تمكّن من تسجيل فوتونات صدى الانفجار العظيم، مما يختبر النموذج القياسي للفيزياء.
🎯 طاقة الفوتون الميكروي الواحد أقل بنحو 100,000 مرة من طاقة فوتون الضوء المرئي، لكن هذه الجسيمات بالتحديد هي التي تحمل معلومات عن الكون المبكر.