نظام كمومي يتضمن جزيئات، يُستخدم لاستشعار المادة المظلمة أو للتفاعل مع الفوتونات.النظام الكمومي الجزيئي هو مجموعة من الجزيئات التي تُستغل خصائصها الكمومية — مثل مستويات الطاقة، أو السبينات، أو الحالات الاهتزازية — لغرض محدد، غالبًا في الاستشعار أو معالجة المعلومات الكمومية. في سياق كشف المادة المظلمة، يمكن لبعض الجزيئات أن تعمل كمجسات حساسة: فحالاتها الدورانية أو السبينية قد تتأثر بجسيمات المادة المظلمة المارة، ويمكن قراءة هذا التأثير كإشارة. بشكل أوسع، تُستكشف الأنظمة الكمومية الجزيئية لأغراض الحوسبة الكمومية، والقياسات الدقيقة، ومحاكاة الظواهر الكمومية المعقدة.
ظهر استخدام الجزيئات كمستشعرات كمومية في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، بالبناء على عقود من العمل في التحليل الطيفي الجزيئي والتبريد بالليزر. وقد طُرح الاقتراح المحدد لاستخدام الأنظمة الكمومية الجزيئية لكشف المادة المظلمة في العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين، كجزء من جهد أوسع لإيجاد طرق جديدة لاستكشاف هذا الجسيم المراوغ.
توفر الجزيئات مجموعة غنية من درجات الحرية الداخلية — الإلكترونية، والاهتزازية، والدورانية — التي يمكن التحكم فيها باستخدام الليزر والمجالات الكهرومغناطيسية. بالنسبة لكشف المادة المظلمة، تتمثل الفكرة في استخدام جزيئات ذات عزم ثنائي قطب كهربائي أو مغناطيسي دائم، والذي يقترن بالتفاعلات الضعيفة لجسيمات المادة المظلمة. عندما يتشتت جسيم مادة مظلمة على جزيء، يمكن أن يغير الحالة الدورانية للجزيء أو اتجاه السبين، ويمكن اكتشاف هذا التغيير عبر التحليل الطيفي. في الاستشعار الكمومي، يمكن تحضير الجزيئات في حالات تراكب تكون حساسة للغاية للمجالات الخارجية، مما يسمح بقياسات للمجالات المغناطيسية أو الكهربائية أو حتى القوى عند الحد الكمومي.
تُستخدم الأنظمة الكمومية الجزيئية في الساعات الذرية، ومقاييس المغناطيسية للتصوير الطبي (مثل تخطيط الدماغ المغناطيسي)، وفي البحث عن المادة المظلمة، حيث تقدم نهجًا تكميليًا للكاشفات التقليدية.
يمكن استخدام بعض الأنظمة الكمومية الجزيئية لصنع 'بطاريات كمومية' — أجهزة تخزن الطاقة في الحالات الكمومية للجزيئات، ويمكن أن تشحن أسرع من البطاريات التقليدية.
