Квантова фізика відкриває нові горизонти у вимірюванні маси невидимих космічних тіл, зокрема блукаючих планет і чорних дір.
Дослідники з Університету Меріленда розробили квантовий протокол, який дозволяє обчислити масу об’єкта, що спричиняє ефект мікролінзування — явище, коли слабка гравітаційна лінза викривляє світло, але настільки непомітно, що традиційні методи її не фіксують. «Світло стає яскравішим, але це не дає нам інформації про масу об’єкта», — пояснив Ченьнінг Лю. Саме тому команда звернулася до квантових властивостей фотонів, які зберігають інформацію про всі можливі шляхи, якими світло могло дістатись до телескопа.
Як хвилі, фотони здатні проходити водночас кілька шляхів навколо масивного об’єкта. Різниця у часі між цими шляхами впливає на квантовий стан частинки, і ця різниця може бути перетворена на значення маси об’єкта. Це дозволяє визначити масу навіть дуже слабких або невидимих тіл, таких як ізольовані чорні діри чи планети, що не обертаються навколо зірок.
«Квантовий підхід забезпечує експоненціальне поліпшення здатності витягувати інформацію про часове запізнення зі світла», — наголошує Деніел Ої з Університету Стратклайда. Метод працює з незначною кількістю фотонів і не вимагає квантового комп’ютера — лише точних детекторів одиничних фотонів у поєднанні з класичними обчисленнями.
За оцінками команди, протокол уже може бути випробуваний у дослідженнях зірок галактичного виступу Чумацького Шляху, де раніше спостерігали ефекти мікролінзування. Такий підхід може радикально змінити наші уявлення про невидимі компоненти Всесвіту, даючи змогу «бачити» те, що досі було поза межами оптики.