งานวิจัยระดับโลก "จีน" ใช้เครือข่ายควอนตัมเพิ่มความแม่นยำค้นหา "สสารมืด"

คณะนักวิทยาศาสตร์ของจีนสร้างเครือข่ายเซนเซอร์ควอนตัมเพื่อตรวจจับสสารมืด (dark matter) แห่งแรกของโลก ซึ่งเชื่อมต่อกลุ่มห้องปฏิบัติการในเมืองเหอเฝยและเมืองหางโจวที่อยู่ห่างกันกว่า 300 กิโลเมตรในภาคตะวันออกของจีน

วารสารเนเจอร์ (Nature) เผยแพร่บทความวิจัยที่ระบุความไวของการค้นหาสัญญาณแอกซิออน (axion) ในระดับที่ไม่เคยมีมาก่อน โดยสัญญาณแอกซิออนเป็นอนุภาคสมมติที่ถูกมองว่าอาจเป็นองค์ประกอบของ "มวลที่หายไป" ของเอกภพ

สสารมืดเป็นสสารลึกลับที่ไม่สามารถมองเห็นได้ คิดเป็นราวร้อยละ 26.8 ของเอกภพ และมีปฏิสัมพันธ์กับสสารอื่นผ่านแรงโน้มถ่วงเท่านั้น โดยเมื่อโลกเคลื่อนผ่านขอบเขตที่มองไม่เห็นเหล่านี้ อนุภาคแอกซิออนอาจกระทบหรือดึงนิวเคลียสของอะตอมเพียงชั่วขณะ ทำให้เกิดสัญญาณที่อ่อนมากช่วงสั้นๆ เปรียบเสมือนเกล็ดหิมะตกลงบนจัตุรัสที่มีฝูงชนแออัด

เพื่อดักจับสัญญาณแผ่วเบาเหล่านี้ คณะนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศจีน ได้ติดตั้งเซนเซอร์ในสองเมืองข้างต้นที่ทำงานสอดประสานกัน จำนวน 5 ตัว ซึ่งแนวทางแบบกระจายศูนย์นี้ช่วยลดสัญญาณรบกวนในพื้นที่ โดยจะนับว่าสัญญาณมีความน่าเชื่อถือก็ต่อเมื่อถูกตรวจพบพร้อมกันในหลายจุด

นอกจากนั้นเทคนิคการขยายสัญญาณเชิงควอนตัมแบบใหม่ช่วยเพิ่มความแรงของสัญญาณสูงขึ้นถึง 100 เท่า และยังทำให้ระบบสามารถรักษาความเสถียรในการตรวจจับได้นานขึ้น ส่งผลให้มีช่วงเวลาตรวจจับสัญญาณยาวนานแตะระดับนาที

แม้การสังเกตการณ์เป็นเวลา 2 เดือนยังไม่พบหลักฐานยืนยันการตรวจพบสสารมืดอย่างชัดเจน แต่ทีมวิจัยสามารถกำหนดขอบเขตคุณสมบัติความเชื่อมโยงระหว่างแอกซิออนกับนิวคลีออนในบางช่วงมวลของแอกซิออน ด้วยความแม่นยำเหนือกว่าการสังเกตทางดาราศาสตร์ราว 40 เท่าในบางช่วง

ทั้งนี้ คณะนักวิจัยมีเป้าหมายขยาย "เครือข่ายควอนตัม" นี้ไปสู่ระดับโลกและอวกาศ ซึ่งอาจพลิกโฉมวิธีการที่มนุษยชาติใช้สำรวจโครงสร้างที่ซ่อนเร้นอยู่ของจักรวาลในอนาคต