研究者たちは、マイクロレンズ効果で光を微妙に曲げる小さな宇宙物体の質量を測定するための量子インスパイアードのプロトコルを開発した。このアプローチは、光子の量子特性を活用して微弱な信号から正確な情報を抽出する。これにより、巨大な望遠鏡を必要とせずに、ローグ惑星や孤立したブラックホールなどの難解な存在を検出できる可能性がある。
遠くの星からの光は常に直線的に進むわけではない。質量の大きな物体がそれを曲げ、重力レンズ効果を生み出す。ブラックホールのような重い物体による劇的なレンズ効果は検出可能だが、小さな質量による微妙な「マイクロレンズ」効果は伝統的な方法に課題を投げかける。メリーランド大学のZhenning Liuとその同僚らは、光の量子性を考慮したプロトコルを提案し、これを克服する。
マイクロレンズイベントは、光が一時的に明るくなることで識別可能で、中間物体を示す。しかし、従来の望遠鏡データからその物体の質量を推定するのは、ローグ惑星や孤立したブラックホールなどの小さい物体では難しい。Liuは説明する：「研究者たちはマイクロレンズイベントが発生したことを、光が明るくなることで知ることができます。これにより、私たちと光源の間に物体があることを知ることができますが、その物体が巨大でない場合、望遠鏡がすでに測定している光の特性からその質量を推定できません。」
革新は光の量子粒子である光子にある。光子がレンズ物体に遭遇すると、異なる旅行時間を持つ複数の経路を取ることができ、その量子特性を変える。岩の周りを分かれる波のように、光子は効果的に両方の経路を同時に探求する。チームのアルゴリズムはこれらの経路間の時間遅延を抽出しており、これは物体の質量に直接関連する。
この量子アプローチは光子を少量必要とするため、既存の検出器と従来のコンピューターで実現可能で、完全な量子コンピューターは不要である。数学的分析では、銀河系のバルジにある星に対して良好に機能し、以前のレンズ研究で暗い物体が見つかっている。実装は数年以内にテスト可能となるだろう。
ストラスクライド大学のDaniel Oiは、この方法を称賛し、「光から時間遅延情報を抽出する能力に指数関数的な改善をもたらす」とし、「量子技術の聖杯」と呼ぶ。量子ツールは弱い天文信号に適しており、物理学の基本的な測定限界に対処する。
このプロトコルは、最近のarXiv論文（DOI: 10.48550/arXiv.2510.07898）に詳述されており、他の観測では見えない宇宙物体を明らかにし、宇宙の隠れた質量についての理解を深めることを約束する。