Лавина из фотонов: как поймать невидимое ⚡ экспресс
Микроволновые фотоны трудно поймать по одиночке из-за малой энергии. Ученые придумали устройство, которое превращает один такой фотон в несколько, как эхо в горах усиливает одинокий звук. Это помогает надежно их регистрировать. Интересно, сможем ли мы когда-нибудь считать фотоны так же легко, как капли дождя?
В фотометрии (измерении света) долго не удавалось уловить одиночные микроволновые фотоны — их энергия сопоставима с дрожанием атомов от тепла. Решение пришло из сверхпроводников: один фотон вызывает лавину — как снежный ком, катящийся с горы, обрастает снегом, так и квант микроволн рождает десятки таких же. Усиленный сигнал отделяют от фона с помощью анализа квантовой энтропии — меры хаоса: у лавины фотонов она иная, чем у случайных помех. Детектор охлаждают почти до абсолютного нуля, чтобы подавить тепловые помехи. Эффективность достигает 84,5% при минимальных ошибках. Парадокс: для поимки частиц из огненного прошлого Вселенной требуется экстремальный холод. Такие детекторы соединят квантовые компьютеры и, возможно, позволят зарегистрировать фотоны эха Большого взрыва, проверяя стандартную модель физики.
🎯 Энергия одиночного микроволнового фотона примерно в 100 000 раз меньше, чем у фотона видимого света, но именно такие частицы несут информацию о ранней Вселенной.