Inden for kvanteinformationsvidenskab og kvantesansningsfelter er enkeltfoton-detektorer meget brugt. De spiller en afgørende rolle i flere videnskabelige gennembrud og nødvendige kvanteoptik tests. Den bedste måde at måle lys på er med foton-nummer-revolverende detektorer, men kun nogle få udvalgte detektorer kan gøre det på få-foton-niveauer.
En ny undersøgelse fra Yale forskere rapporterer en on-chip detektor, der kan løse op til 100 fotoner ved spatiotemporally multiplexing en række superledende nanotråde langs en enkelt optisk bølgeleder.
Photon-number-resolving (PNR) detektorer betragtes som den mest eftertragtede teknologi til detektering af lys. Takket være deres usædvanligt høje følsomhed kan de tælle fotonerne i selv de svageste lysimpulser. De er grundlæggende for forskellige kvanteapplikationer, herunder kvanteberegning, kryptografi og fjernmåling. Antallet af fotoner, som nuværende fotontællesystemer kan detektere samtidigt, er begrænset, typisk kun én ad gangen og ikke mere end ti.
Yiyu Zhou, en postdoktor i Tangs laboratorium, sagde: "Problemet er, at hvis du har mere end én, vil detektoren være mættet."
"Enheden forbedrer ikke kun PNR-kapaciteten med op til 100, men forbedrer også tællehastigheden med tre størrelsesordener. Den fungerer også ved en let tilgængelig temperatur."
Tang sagde, "På grund af dette giver enheden mulighed for en bredere vifte af applikationer, især i mange hurtigt voksende kvanteapplikationer, såsom storstilet Boson-sampling, fotonisk kvanteberegning og kvantemetrologi."
Forskere planlægger yderligere at integrere detektoren med on-chip kvantelyskilder. Konventionelle detektorer er designet til at blive forbundet med en optisk fiber, hvilket kan føre til signaltab.
Risheng Cheng, en tidligere postdoktor i Tangs laboratorium og en forsker ved Meta, sagde, "Hvis vi kan integrere alt, ville vi have et lavere tab og en højere målesikkerhed."
Journal Reference:
- Cheng, R., Zhou, Y., Wang, S. et al. En 100-pixel fotonnummer-opløsende detektor, der afslører fotonstatistikker. Nat. Foton. (2022). DOI: 10.1038/s41566-022-01119-3
