Un pluviomètre ordinaire recueille l'eau dans un seau et indique le volume total des précipitations. Le nouvel instrument, lui, est comme une paume sensible qui perçoit chaque goutte qui tombe et en tient le compte, même lorsque les gouttes se comptent par milliers.
C'est précisément un tel instrument que des physiciens ont construit. Ils ont appris à compter avec exactitude les photons — les plus petites quantités de lumière — dans des éclairs laser très faibles. Auparavant, pour un grand nombre de photons, une incertitude s'accumulait inévitablement : le bruit de grenaille, semblable aux fluctuations aléatoires du niveau d'eau dans un seau sous la pluie. Ici, on a réussi à « couvrir » ce bruit de plus de deux fois et demie — de 4,1 décibels — sur toute la plage de zéro à 9000 photons.
Pour atteindre une telle précision, les scientifiques ont effectué une tomographie du détecteur — ils ont reconstitué sa caractéristique quantique complète, décrite par une matrice de 138 millions d'éléments. Cela revient à établir une carte très détaillée de la sensibilité de chacun des 1024 canaux. En fin de compte, même avec 276 photons dans un seul éclair, l'erreur ne dépasse pas un photon.
Avec une fréquence d'éclairs de 80 000 fois par seconde, l'instrument mesure une puissance lumineuse d'environ 71 picowatts — c'est des centaines de milliards de fois plus faible qu'une lampe de poche. Un tel détecteur efface la frontière entre le comptage de photons individuels et les mesureurs de puissance conventionnels, ouvrant la voie à de nouvelles normes de précision en optique.
Les 71 picowatts mesurés par l'instrument correspondent à peu près à la puissance lumineuse d'une allumette située à 2000 kilomètres.