در علم اطلاعات کوانتومی و حوزه های سنجش کوانتومی، آشکارسازهای تک فوتون به طور گسترده ای استفاده می شود. آنها نقش مهمی در چندین پیشرفت علمی و ضروری دارند اپتیک کوانتومی تست ها بهترین راه برای اندازه‌گیری نور، آشکارسازهای گردان اعداد فوتون است، اما فقط تعداد کمی از آشکارسازها می‌توانند در سطوح چند فوتونی این کار را انجام دهند.
یک مطالعه جدید از ییل دانشمندان یک آشکارساز روی تراشه را گزارش می‌کنند که می‌تواند تا 100 فوتون را با چندگانه‌سازی مکانی-زمانی آرایه‌ای از نانوسیم‌های ابررسانا در امتداد یک موجبر نوری شناسایی کند.
آشکارسازهای تشخیص عدد فوتون (PNR) به عنوان مطلوب ترین فناوری برای تشخیص نور در نظر گرفته می شوند. به لطف حساسیت فوق العاده بالایی که دارند، می توانند فوتون ها را حتی در ضعیف ترین پالس های نوری بشمارند. آنها برای کاربردهای کوانتومی مختلف، از جمله محاسبات کوانتومی، رمزنگاری و سنجش از دور، اساسی هستند. تعداد فوتون‌هایی که سیستم‌های فوتون‌شمار کنونی می‌توانند به طور همزمان شناسایی کنند محدود است، معمولاً فقط یکی در یک زمان و نه بیشتر از ده.
یییو ژو، دانشیار فوق دکترا در آزمایشگاه تانگ، گفت: "مشکل این است که اگر بیش از یک مورد داشته باشید، آشکارساز اشباع می شود."
این دستگاه نه تنها قابلیت PNR را تا 100 افزایش می دهد، بلکه سرعت شمارش را نیز تا سه مرتبه قدر بهبود می بخشد. همچنین در دمایی که به راحتی قابل دسترسی است کار می کند.
تانگ گفت به همین دلیل، این دستگاه امکان استفاده از طیف وسیع تری از کاربردها، به ویژه در بسیاری از کاربردهای کوانتومی با سرعت در حال ظهور، مانند نمونه برداری بوزون در مقیاس بزرگ، محاسبات کوانتومی فوتونیک، و مترولوژی کوانتومی را فراهم می کند.
دانشمندان بیشتر قصد دارند این آشکارساز را با منابع نور کوانتومی روی تراشه ادغام کنند. آشکارسازهای معمولی طوری طراحی شده اند که با فیبر نوری ارتباط برقرار کنند که می تواند منجر به از دست دادن سیگنال شود.
ریشنگ چنگ، دانشیار سابق فوق دکترا در آزمایشگاه تانگ و دانشمند پژوهشی در متا، گفت:, "اگر ما بتوانیم همه چیز را ادغام کنیم، ضرر کمتری خواهیم داشت و وفاداری بیشتری در اندازه گیری خواهیم داشت."
مرجع مجله:
- Cheng, R., Zhou, Y., Wang, S. و همکاران. آشکارساز 100 پیکسلی با تفکیک اعداد فوتون در حال رونمایی از آمار فوتون. نات. فوتون. (2022). DOI: 10.1038/s41566-022-01119-3
