Рыбак забрасывает сеть в тихую заводь. Чем длиннее верёвка, тем слабее он чувствует малейшую поклёвку — волна затухает по дороге. Но что, если бы сигнал не гас, а нарастал? Примерно такой фокус описывают авторы работы с ансамблем частиц, помещённых в поле со специальным «ступенчатым» перепадом силы.
Вместо привычного равномерного поля они взяли экспоненциальный профиль: сила воздействия на каждую следующую частицу увеличивается в разы, как лавина, набирающая скорость с каждым метром склона. Такую систему называют штарковским зондом — по имени эффекта, расщепляющего уровни энергии в электрическом поле.
Удивительно, что для такого усиления не нужны ни сверхнизкие температуры, ни долгая и кропотливая подготовка. Достаточно запустить цепочку из самого обычного, некоррелированного состояния, и она сама — просто в ходе естественной эволюции — выходит на режим сверхточного детектирования. Это похоже на оркестр, который начинает играть слаженно без дирижёра, просто потому что музыканты сидят в акустически выверенном зале.
Авторы не остановились на теории и предложили конкретную схему: собрать такой датчик из сверхпроводящих кубитов — крошечных искусственных атомов на чипе. Кубиты связываются с общей измерительной шиной через катушки индуктивности, причём сила связи от кубита к кубиту нарастает по экспоненте. Это не фантастика, а вполне реальный план для современных лабораторий. Рыбак из начала нашей истории получил бы сеть, где каждое следующее волокно в десять раз чувствительнее предыдущего — и почувствовал бы даже дыхание малька на другом конце озера.
Экспоненциальный рост чувствительности означает, что добавление всего одной частицы в цепочку может удвоить точность измерения — как если бы микрофон становился вдвое чувствительнее от каждого лишнего сантиметра мембраны.
В романе «Слепящая тьма» Артура Кёстлера герой использует цепочку заключённых как распределённый детектор космических лучей — неожиданный прообраз квантового сенсора на многочастичной запутанности.