طوّر الباحثون بروتوكولاً مستوحى من الكم لقياس كتل الأجسام الكونية الصغيرة التي تنحرف الضوء بلطف من خلال الإ microlensing. يستفيد هذا النهج من الخصائص الكمومية للفوتونات لاستخراج معلومات دقيقة من إشارات ضعيفة. يمكن أن يكتشف كيانات غامضة مثل الكواكب الشاردة والثقوب السوداء المعزولة دون الحاجة إلى تلسكوبات هائلة.
لا تسير ضوء النجوم البعيدة دائمًا في خطوط مستقيمة؛ يمكن للأجسام الضخمة انحرافها، مما يخلق تأثيرات عدسات الجاذبية. بينما يكون الإ microlensing الدرامي من الأثقال الثقيلة مثل الثقوب السوداء قابلاً للكشف، فإن "الإ microlensing" الأكثر دقة من الكتل الأصغر يطرح تحديات للطرق التقليدية. يقترح Zhenning Liu في جامعة ماريلاند وزملاؤه بروتوكولاً يأخذ في الاعتبار الطبيعة الكمومية للضوء للتغلب على ذلك.
تُحدد أحداث الإ microlensing لأن الضوء يزداد سطوعه مؤقتًا، مما يشير إلى جسم وسيط. ومع ذلك، فإن استنتاج كتلة الجسم من بيانات التلسكوبات التقليدية صعب للأجسام الصغيرة، مثل الكواكب الشاردة أو الثقوب السوداء المعزولة. يشرح Liu: "يمكن للباحثين معرفة متى يحدث حدث إ microlensing، لأن الضوء يصبح أكثر سطوعًا. هذا يسمح لهم بمعرفة وجود جسم بيننا وبين مصدر الضوء، لكن إذا لم يكن ذلك الجسم هائلاً، فلا يمكنهم استنتاج كتلته من خصائص الضوء التي تقيسها التلسكوبات بالفعل."
تكمن الابتكار في الفوتونات، الجسيمات الكمومية للضوء. عندما يلتقي فوتون بجسم عدسة، يمكنه أن يأخذ مسارات متعددة بأوقات سفر مختلفة، مما يغير خصائصه الكمومية. مثل الأمواج التي تنقسم حول صخرة، تستكشف الفوتونات كلا الطريقين في وقت واحد. يستخرج خوارزمية الفريق التأخير الزمني بين هذه المسارات، والذي يرتبط مباشرة بكتلة الجسم.
يتطلب هذا النهج الكمومي عددًا قليلاً من الفوتونات، مما يجعله قابلاً للتطبيق باستخدام كاشفات موجودة وحواسيب تقليدية، دون حاسوب كمومي كامل. يظهر التحليل الرياضي أنه يعمل جيدًا للنجوم في انتفاخ المجرة في درب التبانة، حيث وجدت دراسات الإ microlensing السابقة أجسامًا مظلمة. يمكن اختبار التنفيذ خلال بضع سنوات.
يثني Daniel Oi في جامعة ستراثكلايد على الطريقة: إنها تقدم "تحسنًا أسيًا في القدرة على استخراج معلومات التأخير الزمني من الضوء"، ويسميها "الكأس المقدسة للتكنولوجيا الكمومية". تناسب الأدوات الكمومية الإشارات الفلكية الضعيفة، حيث تعالج حدود القياس الأساسية في الفيزياء.
يعد البروتوكول، الذي تفصله ورقة حديثة في arXiv (DOI: 10.48550/arXiv.2510.07898)، بكشف أجسام كونية غير مرئية للملاحظات الأخرى، مما يعزز فهمنا لكتل الكون المخفية.