নতুন সুপারকন্ডাক্টিং ন্যানোয়ার একক-ফোটন ডিটেক্টরে 400,000 পিক্সেল রয়েছে - পদার্থবিজ্ঞান বিশ্ব

একটি সুপারকন্ডাক্টিং ন্যানোয়ার সিঙ্গেল-ফোটন ডিটেক্টর (SNSPD) ক্যামেরায় এখন পর্যন্ত সর্বোচ্চ রেজোলিউশন মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের গবেষকরা দাবি করেছেন। ন্যাশনাল ইনস্টিটিউট অফ স্ট্যান্ডার্ডস অ্যান্ড টেকনোলজি (NIST) এবং NASA-এর জেট প্রপালশন ল্যাবরেটরির একটি দল দ্বারা ডিজাইন করা, ক্যামেরাটি তাদের কোনো সুবিধার ত্যাগ ছাড়াই অন্যান্য অত্যাধুনিক ডিজাইনের তুলনায় পিক্সেল গণনা প্রায় 400 গুণ বেশি অফার করে৷

দুই দশক আগে প্রথম দেখা গেছে, SNSPDs অত্যন্ত কম আলোর স্তরে ছবি তোলার আমাদের ক্ষমতাকে রূপান্তরিত করেছে। এগুলিতে ছেদ করা ন্যানোয়ারগুলির বর্গাকার-গ্রিড অ্যারেগুলি রয়েছে যা পরম শূন্যের ঠিক উপরে শীতল হয়। প্রতিটি তারে একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ বহন করে যে ক্রিটিক্যাল কারেন্টের ঠিক নিচে যেখানে সুপারকন্ডাক্টিভিটি নষ্ট হয়ে যায়।

যখন একটি ন্যানোয়ারকে একটি একক ফোটন দ্বারা আঘাত করা হয়, তখন এটি যে তাপ শোষণ করে তা সাময়িকভাবে সুপারকন্ডাক্টিভিটি বন্ধ করে দেবে যতক্ষণ না শক্তি নষ্ট হয়ে যায়। এটি লম্ব ন্যানোয়ারগুলির মধ্যে নিকটতম ছেদগুলিতে অবস্থিত ছোট প্রতিরোধী গরম করার উপাদানগুলিতে কারেন্টকে শান্ট করে দেয় - প্রতিটি তাদের নিজস্ব পৃথক রিডআউট লাইনের সাথে সংযুক্ত থাকে। এই রিডআউটগুলি থেকে সংকেতগুলি পৃথক পিক্সেল হিসাবে কাজ করে, প্রতিটি ফোটনের সনাক্তকরণের অবস্থান নির্দেশ করে।

"SNSPD-এর কিছু খুব আকর্ষণীয় বৈশিষ্ট্য রয়েছে," দলের নেতা ব্যাখ্যা করেন বাখরম ওরিপভ NIST এ "তারা 29 মিমি পর্যন্ত যে কোনো [ফোটন] তরঙ্গদৈর্ঘ্যের জন্য কাজ করে (অন্যান্য অনেক সিলিকন প্রযুক্তির জন্য সত্য নয়) এবং 98 nm-এ 1550% সনাক্তকরণ দক্ষতা প্রদর্শন করেছে। তাদের ফোটনের আগমনের সময় (টাইমিং জিটার) খুব কম অনিশ্চয়তা রয়েছে এবং অত্যন্ত কম মিথ্যা সনাক্তকরণ হার (অন্ধকার গণনা) রয়েছে।"

রেজোলিউশনের সীমাবদ্ধতা

এই সুবিধা থাকা সত্ত্বেও, প্রতিটি পিক্সেলের জন্য স্বাধীন রিডআউট তারের প্রয়োজনীয়তা বড় ডিটেক্টর তৈরি করার জন্য SNSPD-কে স্কেল-আপ করা কঠিন করে তুলেছে। এখনও অবধি, এর মানে হল যে এমনকি সর্বোচ্চ-রেজোলিউশন ডিভাইসগুলিতেও 1000 পিক্সেলের কিছু বেশি।

ওরিপভের দল ডিটেক্টর ডিজাইনের জন্য একটি ভিন্ন পদ্ধতি গ্রহণ করেছিল এবং এটি তাদের প্রতিটি সারি এবং কলামে ন্যানোয়ারের সমান্তরালভাবে সাজানো রিডআউট লাইন ব্যবহার করে ফোটন সনাক্ত করতে দেয়।

"ডিটেক্টর থেকে সরাসরি বৈদ্যুতিক সংকেত রিডআউট ব্যবহার করার পরিবর্তে, আমরা প্রথমে সেই বৈদ্যুতিক সংকেতকে রিডআউট লাইনে তাপে রূপান্তর করি (একটি প্রতিরোধী হিটিং উপাদান দ্বারা উত্পন্ন) এবং এটিকে রিডআউট লাইনে বৈদ্যুতিক ডালগুলিকে কাউন্টার-প্রচার করতে ট্রিগার করতে ব্যবহার করি," ওরিপভ ব্যাখ্যা করেন৷

একটি রিডআউট লাইনের প্রতিটি প্রান্তে এই ডালগুলির আগমনের সময়ের তুলনা করে, ক্যামেরাটি তখন সঠিকভাবে চিহ্নিত করতে পারে যেখানে ন্যানোয়ার বরাবর ফোটন শোষিত হয়েছিল। এইভাবে, একটি পিক্সেল উৎপন্ন হয় যেখানে একটি সারিতে সনাক্ত করা ফোটন শোষণের স্থানটি একটি লম্ব কলামে সনাক্তকরণের সাথে ছেদ করে।

কম পঠিত লাইন

আগের ডিজাইনের বিপরীতে - যেখানে মোট এন² N×N ন্যানোয়ারের একটি অ্যারে নিরীক্ষণ করার জন্য রিডআউট লাইনের প্রয়োজন ছিল - এই নতুন ডিজাইনটি মাত্র 2N রিডআউট লাইনের সাথে একক-ফটোন চিত্র তৈরি করতে পারে।

ওরিপভ যেমন বর্ণনা করেছেন, এই উন্নতি দলের জন্য তাদের ডিজাইনে রেজোলিউশন উন্নত করাকে ব্যাপকভাবে সহজ করে তুলবে। "আমরা দেখিয়েছি যে আমরা একক ফোটন সংবেদনশীলতা, রিডআউট জিটার এবং ডার্ক কাউন্টের মতো অন্যান্য বৈশিষ্ট্যগুলিকে ত্যাগ না করেই প্রকৃতপক্ষে প্রচুর সংখ্যক পিক্সেল স্কেল করতে পারি," তিনি বলেছেন।

নতুন ফোটন ডিটেক্টর কোয়ান্টাম কী বিতরণকে ত্বরান্বিত করে

তাদের ডিভাইসটি 400,000 পিক্সেল গণনা অর্জন করেছে - বিদ্যমান অত্যাধুনিক ডিজাইনের তুলনায় প্রায় 400 গুণ বেশি। তবে আরও উন্নতির সাথে, তারা নিশ্চিত যে এই সংখ্যা আরও বাড়ানো যেতে পারে। অর্জিত হলে, এটি একটি নতুন প্রজন্মের বৃহৎ-স্কেল SNSPD-এর পথ তৈরি করবে, যা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক স্পেকট্রামের বিস্তৃত ব্যান্ড জুড়ে একক-ফটোন ইমেজিংয়ের জন্য উপযুক্ত।

ইতিমধ্যেই, ওরিপভ নতুন প্রযুক্তির জন্য বিভিন্ন ধরনের সম্ভাবনার পরিকল্পনা করেছেন: ডার্ক ম্যাটার অনুসন্ধান এবং প্রারম্ভিক মহাবিশ্বের ম্যাপিংয়ের জন্য উন্নত জ্যোতির্বিদ্যা কৌশল থেকে কোয়ান্টাম যোগাযোগ এবং চিকিৎসা ইমেজিংয়ের জন্য নতুন সুযোগ।

"মনে হচ্ছে এই ফলাফলের সাথে, আমরা কয়েকজন জ্যোতির্পদার্থবিদ এবং বায়োমেডিকাল ইমেজিং লোকেদের মনোযোগ পেয়েছি, যারা সহযোগিতা করতে এবং আরও ভাল ইমেজিং সরঞ্জাম তৈরি করতে আগ্রহী," তিনি বলেছেন। "এটি অবশ্যই আমাদের দল এবং সাধারণভাবে SNSPD গবেষণার ক্ষেত্রে আমাদের সহকর্মীদের জন্য একটি উত্তেজনাপূর্ণ মুহূর্ত।"

নতুন ডিটেক্টর বর্ণনা করা হয়েছে প্রকৃতি.

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• PlatoData.Network উল্লম্ব জেনারেটিভ Ai. নিজেকে ক্ষমতায়িত করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোএআইস্ট্রিম। Web3 ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোইএসজি। কার্বন, ক্লিনটেক, শক্তি, পরিবেশ সৌর, বর্জ্য ব্যবস্থাপনা. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটো হেলথ। বায়োটেক এবং ক্লিনিক্যাল ট্রায়াল ইন্টেলিজেন্স। এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/new-superconducting-nanowire-single-photon-detector-has-400000-pixels/