來自美國宇航局戈達德太空飛行中心的工程團隊開發了一塊小巧卻強大的激光器，在未來能夠幫助宇航員尋找月球上的水。該激光器的體積比美分硬幣海嘯，利用量子力學效應產生太赫茲（THz）範圍內的光束，用於尋找隱藏的水。

在過去十多年時間里通過Chandrayaan-1 等任務，我們一直確認的一點是月球上存在著水。該軌道器使用光譜儀對月球表面進行成像，該光譜儀測量不同波長光的反射和吸收，從而可以揭示存在的物質的成分，包括水分子。

儘管這些儀器非常實用，但它們的靈敏度無法區分水和類似形式（如游離氫離子和羥基）。更精確的儀器稱為外差光譜儀（heterodyne spectrometers），通過將入射光與設備中的激光相結合，然後測量兩個光源之間的差異，專注於更緊湊的頻率範圍。

戈達德工程師設計了一種可以調諧到水所在太赫茲頻率的設備。現有的產生太赫茲波的振盪器和激光器是體積龐大、笨重且耗能，但他們設法將設計縮小到硬幣大小。為此，該團隊利用了一些奇怪的量子技巧。

該團隊設計的設備叫做量子級聯激光器，它由一系列超薄半導體材料層組成。發射的光子進入這道屏障——由於這些層太薄，光子更有可能忽略屏障而出現在另一側，這種現象稱為量子隧穿。

當一個光子到達另一邊時，它會激發其他光子，因此當它們穿過設備中堆疊的80 到100 層時，最終結果是一串具有太赫茲能量的光子級聯。波導和薄光學天線使光束聚焦更長時間。

該團隊表示，即使配備電源、處理器和光譜儀等硬件，整個系統也可以裝入茶壺大小的設備中。這意味著未來的宇航員有可能使用手持版本在月球、火星或其他天體上尋找水。