مقياس المطر العادي يجمع الماء في دلوٍ ويُظهر الحجم الكلي للهطول. أما الجهاز الجديد فهو ككفٍّ حساسة تلمس كل قطرةٍ ساقطة وتعدّها، حتى عندما يصل عدد القطرات إلى عدة آلاف.
هذا بالضبط ما بناه الفيزيائيون. لقد تعلّموا عدّ الفوتونات بدقة — وهي أصغر حزم الضوء — في ومضات ليزر ضعيفة جدًا. سابقًا، مع الأعداد الكبيرة من الفوتونات، كانت تتراكم حالة من عدم اليقين حتمًا: ضجيجٌ إحصائي (shot noise) يشبه التقلبات العشوائية في مستوى الماء في دلوٍ تحت المطر. هنا، تمكّنوا من «التغلب» على هذا الضجيج بأكثر من ضعفين ونصف — أي بمقدار 4.1 ديسيبل — عبر النطاق كله من صفر إلى 9000 فوتون.
لبلوغ هذه الدقة، أجرى العلماء تصويرًا طبقيًا (tomography) للكاشف — أي استعادوا خصائصه الكمومية الكاملة، الموصوفة بمصفوفةٍ من 138 مليون عنصر. هذا يشبه رسم خريطة مفصّلة للغاية لحساسية كلٍّ من القنوات الـ1024. ونتيجةً لذلك، حتى عند 276 فوتونًا في الومضة الواحدة، لا يتجاوز الخطأ فوتونًا واحدًا.
بمعدل ومضات يبلغ 80 ألف مرة في الثانية، يقيس الجهاز قدرة الضوء بحوالي 71 بيكوواط — أي أضعف بمئات المليارات من مرات من مصباح يدوي صغير. هذا الكاشف يزيل الحدود بين عدّ الفوتونات المفردة ومقاييس القدرة التقليدية، مفتاحًا الطريق نحو معايير دقة جديدة في علم البصريات.
71 بيكوواط التي يقيسها الجهاز تعادل تقريبًا قدرة ضوء عود ثقاب على بُعد 2000 كيلومتر.