Обычный дождемер собирает воду в ведро и показывает общий объём осадков. А новый прибор — как чуткая ладонь, ощущающая каждую упавшую каплю и ведущая им счёт, даже когда капель становится несколько тысяч.
Именно такой прибор построили физики. Они научились точно подсчитывать фотоны — мельчайшие порции света — в очень слабых лазерных вспышках. Раньше при большом числе фотонов неизбежно нарастала неопределённость: дробовой шум, похожий на случайные колебания уровня воды в ведре под дождём. Здесь же удалось «перекричать» этот шум более чем в два с половиной раза — на 4,1 децибела — во всём диапазоне от нуля до 9000 фотонов.
Чтобы достичь такой точности, учёные провели томографию детектора — восстановили его полную квантовую характеристику, описываемую матрицей с 138 миллионами элементов. Это похоже на создание подробнейшей карты чувствительности каждого из 1024 каналов. В итоге даже при 276 фотонах в одной вспышке ошибка не превышает одного фотона.
При частоте вспышек 80 тысяч раз в секунду прибор измеряет мощность света около 71 пиковатта — это в сотни миллиардов раз слабее лампочки карманного фонарика. Такой детектор стирает границу между счётом одиночных фотонов и обычными измерителями мощности, открывая путь к новым стандартам точности в оптике.
71 пиковатт, которые измеряет прибор, — это примерно мощность света от спички, удалённой на расстояние 2000 километров.