Канарейку брали в шахту не ради песен. Птица падала с жёрдочки раньше, чем шахтёр замечал угарный газ. В сверхвысоком вакууме роль канарейки играет облако из ста тысяч атомов лития или рубидия. Лазер охлаждает их до десятков микрокельвинов, и они повисают в неглубокой магнитной ловушке, глубина которой всего около одной тысячной кельвина. Молекулы остаточного газа, летящие с комнатной скоростью, сталкиваются с холодными атомами и выбивают их из ловушки. Чем больше молекул в камере, тем быстрее пустеет облако.

Сто лет метрологи мерили давление ртутными столбами и поршневыми манометрами. Эти приборы хороши возле атмосферного давления, но их точность тает при движении в глубокий вакуум. После переопределения единиц в 2019 году паскаль можно реализовать через плотность частиц и температуру, а это открыло дорогу квантовым датчикам. Холодные атомы здесь не измеряют поля или время, как в соседних квантовых сенсорах. Они становятся зондами давления, и их ответ не требует калибровки по другому стандарту. Частота потерь атомов равна плотности фонового газа, умноженной на известный коэффициент скорости потерь, который вычисляется из первых принципов квантовой механики рассеяния.

Сегодня датчик измеряет давление в диапазоне от пяти нанопаскалей до пятидесяти микропаскалей с относительной неопределённостью один-три процента. В одной из демонстраций было измерено давление 42 нанопаскаля с погрешностью всего один нанопаскаль. Это первая технология, способная стать первичным эталоном в сверхвысоком вакууме без дорогих потоковых систем. Калибровка ионизационных манометров станет проще и дешевле, а цепочка прослеживаемости к паскалю сократится.

Канарейка в шахте предупреждала об опасности, но не говорила, сколько именно газа в воздухе. Холодные атомы говорят точно. Они падают из ловушки по одному, и каждый уход оставляет след в числе оставшихся. Так рождается новый эталон вакуума, который опирается не на пружины и поршни, а на законы квантового мира.