Ловить свет по одной частице — всё равно что слышать шёпот в грохочущем цехе. Камера с электронным умножением (EMCCD) умеет именно это: один фотон, попавший в пиксель, она превращает в лавину электронов, которую уже можно измерить. Такие камеры ставят на телескопы, чтобы разглядеть едва заметную планету рядом с ослепительной звездой.
Но у лавины есть цена. Когда электрон проходит через усилитель, он может случайно породить лишние электроны — как если бы в тихом коридоре кто-то кашлянул, и этот кашель приняли за голос. Этот шум называется зарядовой наводкой от тактовых импульсов, и чем сильнее усиление, тем чаще он возникает. В новой работе автор переписал программу, которая имитирует работу такой камеры для будущего космического телескопа «Роман».
Теперь программа считает усиление точно, как будто для каждого электрона бросают монетку: умножится он или нет. Это позволит лучше отделять настоящий свет от шума и точнее настраивать камеру перед запуском телескопа.
Один фотон видимого света несёт энергию примерно в несколько электрон-вольт, но камера с электронным умножением может усилить сигнал от него в тысячи раз, превратив в измеримый электрический импульс.
В романе Станислава Лема «Солярис» океан планеты реагирует на малейшие изменения, а здесь камера реагирует на одиночные фотоны — чувствительность на грани возможного.