حلقة صغيرة من موصل فائق، مبرَّدة إلى ما يقارب الصفر المطلق، قد تستشعر لمسة جسيم أخف بمليارات المرات من الإلكترون. الحديث هنا عن الأكسيون — الجسيم الافتراضي الذي قد يشكل المادة المظلمة المالئة للكون. إذا وُجدت الأكسيونات، فإنها يجب أن تتفاعل بشكل ضعيف مع الضوء، ويمكن تحويل هذا التفاعل إلى إشارة كهربائية قابلة للقياس.

في دراسة جديدة، أظهر الفيزيائيون أن الأكسيون، عند مروره عبر حلقة فائقة التوصيل، يُحدث تدفقًا مغناطيسيًا ضئيلًا. تحتوي الحلقة على نقطة ضعف — طبقة عازلة رقيقة تنفق عبرها أزواج الإلكترونات. يُعرف هذا التأثير بتأثير جوزيفسون (Josephson effect)، وهو حساس للغاية للتدفق المغناطيسي: حتى كمية واحدة من التدفق تغيّر طور الموجة الكمومية بمقدار 2π. الخلفية الأكسيونية المتذبذبة زمنيًا تجعل هذا التدفق يهتز، وينتج عنه جهد متردد عند الخرج. هذه "البوصلة الكمومية" قد ترصد تفاعل الأكسيون-فوتون أضعف بمقدار 10–100 مرة مما تراه الأجهزة الحالية، لأكسيون بكتلة حوالي 10⁻¹⁰ إلكترون فولت.

تجربة أخرى مقترحة تستخدم مقياس تداخل ماخ-تسندر (Mach-Zehnder interferometer) — جهاز يُقسَّم فيه شعاع الضوء إلى مسارين ثم يُدمج مرة أخرى. إذا أثر مجال مغناطيسي يدور ببطء على أحد المسارين، ينشأ طور هندسي (طور بيري) يعتمد على وجود الأكسيونات في الجوار. هذا النهج يسمح بالبحث عن الأكسيونات حتى لو لم تكن تشكل المادة المظلمة، على الرغم من أن الحساسية أقل حاليًا. أخيرًا، في نظام أكثر تعقيدًا من الفوتونات وشبه الجسيمات الشبيهة بالأكسيون في عازل مغناطيسي طوبولوجي، ينشأ طور بيري بتردد تيراهرتز يمكن قياسه — وهذا سيكون اختبارًا للخطة بأكملها.

هكذا تصبح الأطوار الكمومية أداة جديدة للبحث عن المادة المظلمة. الدوائر فائقة التوصيل موجودة بالفعل في المختبرات، وتتطور قياسات التداخل الكمومي بسرعة. ربما لن يحدث أول لقاء مع الأكسيون في كاشف ضخم، بل في حلقة صغيرة حيث ينزاح طور الموجة بهدوء بمقدار جزء ضئيل.