Двое часов в разных комнатах должны тикать в такт. Обычно для этого посылают яркие импульсы или пары фотонов, которые приходят точно друг за другом. Но сигнал может быть настолько слабым, что фотоны еле долетают. В этой работе часы синхронизировали светом, который в миллиард раз тусклее обычного.
Спектроскопия тут ни при чём, но время связано со светом напрямую. Источник испускал фотоны не поодиночке, а «кучками» — это называется группировкой. Каждый фотон имел время когерентности 180 наносекунд, то есть его волна сохраняла упорядоченность очень недолго, как рябь на воде от брошенного камешка. По таким слабым всплескам две стороны находили общий ритм.
Точность синхронизации составила 10 наносекунд. Это как если бы два человека, не видя друг друга, хлопали в ладоши с разницей меньше одной десятимиллионной доли секунды. И так продолжалось 25 часов подряд. При этом свет терял почти всю силу по дороге: ослабление в -102 дБ означает, что из триллиона фотонов доходил один.
Чтобы не пропустить момент совпадения, авторы построили модель. Она предсказывает, с какой вероятностью удастся найти пик когерентности при таком слабом сигнале. Модель оказалась точнее прежних оценок — и теперь можно заранее рассчитать, сколько ждать надёжной синхронизации.
Такой метод пригодится там, где сигнал должен быть максимально незаметным: в защищённой связи, распределённых датчиках или квантовых сетях. Вместо яркого луча — едва уловимое мерцание, которое несёт точное время.
Потери -102 дБ означают, что до приёмника долетает примерно один фотон из $10^{10}$. Для сравнения: свет от звезды, видимой невооружённым глазом, ослабляется в атмосфере всего в несколько раз.