Охота на тёмную материю с помощью кубитов ⚡ экспресс
Измерения квантовых устройств, в частности трансмонных кубитов, открывают новые возможности для регистрации взаимодействий тёмной материи. Трансмоны подавляют внешние шумы, но сохраняют высокую чувствительность к сверхмалым энерговыделениям. Частицы тёмной материи из галактического гало, рассеиваясь на электронах, могут передавать энергию кубиту, сокращая время его декогеренции. В ряду последних экспериментов зафиксирован стабильный остаточный вклад в скорость декогеренции, не объяснимый тепловыми флуктуациями или известными внешними источниками. На основе этих данных установлены наиболее строгие на сегодня лабораторные ограничения на рассеяние тёмной материи на электронах в диапазоне энергий порядка кэВ, а также конкурентные ограничения на поглощение тёмных фотонов. Результат демонстрирует потенциал твердотельных квантовых детекторов как инструмента прямой проверки моделей лёгкой тёмной материи.
Тёмная материя — невидимое вещество, которого во Вселенной в пять раз больше обычного. Её частицы почти не трогают атомы, но изредка могут задеть электрон — как струну, тронутую ветром.
Кубиты в квантовых компьютерах при сверхнизких температурах подобны натянутым струнам: малейшее возмущение срывает их чистое «звучание». Столкновение частицы тёмной материи с электроном в таком устройстве вызывает дрожание, повышающее энтропию и обрывающее сигнал. Джон Бардин объяснил сверхпроводимость — ключ к их работе.
Прислушиваясь к этому дрожанию в десятках экспериментов, учёные отсеяли обычные помехи и нашли вклад, не укладывающийся в известную физику. Так были поставлены рекордные ограничения на свойства частиц тёмной материи и их рассеяние на электронах, выходящие за рамки Стандартной модели.
🎯 Энергия от удара частицы тёмной материи так мала, что её хватило бы лишь поднять песчинку на толщину человеческого волоса — но даже эта капля сбивает квантовую струну.
🎬 Фантасты грезили детекторами частиц-призраков. Квантовые струны сделали фантазию явью, позволив услышать безмолвный космос.