Kvanttitietotieteessä ja kvanttimittausaloilla yksifotonisia ilmaisimia käytetään laajalti. Niillä on ratkaiseva rooli useissa tieteellisissä läpimurroissa ja välttämättömissä kvanttioptiikka testejä. Paras tapa mitata valoa on fotonilukua kiertävillä ilmaisimilla, mutta vain harvat valitut ilmaisimet voivat tehdä niin muutaman fotonin tasolla.
Uusi tutkimus Yale tutkijat raportoivat sirulla olevan ilmaisimen, joka pystyy erottamaan jopa 100 fotonia multipleksoimalla spatiotemporaalisesti joukko suprajohtavia nanolankoja yhtä optista aaltoputkea pitkin.
PNR-ilmaisimia pidetään halutuimpana teknologiana valon havaitsemiseen. Poikkeuksellisen korkean herkkyytensä ansiosta ne pystyvät laskemaan fotonit heikoimmissakin valopulsseissa. Ne ovat perustavanlaatuisia erilaisissa kvanttisovelluksissa, mukaan lukien kvanttilaskenta, kryptografia ja kaukokartoitus. Fotonien lukumäärä, jonka nykyiset fotonien laskentajärjestelmät voivat havaita samanaikaisesti, on rajoitettu, tyypillisesti vain yksi kerrallaan ja enintään kymmenen.
Yiyu Zhou, tutkijatohtori Tangin laboratoriossa, sanoi: "Ongelma on, että jos sinulla on useampi kuin yksi, ilmaisin kyllästyy."
"Laite ei ainoastaan lisää PNR-kykyä jopa 100:lla, vaan myös parantaa laskentanopeutta kolmella suuruusluokalla. Se toimii myös helposti saatavilla olevassa lämpötilassa."
Tang sanoi, "Tästä syystä laite mahdollistaa laajemman valikoiman sovelluksia, erityisesti monissa nopeasti kehittyvissä kvanttisovelluksissa, kuten laajamittainen Boson-näytteenotto, fotoninen kvanttilaskenta ja kvanttimetrologia."
Tutkijat aikovat lisäksi integroida ilmaisimen sirulla oleviin kvanttivalolähteisiin. Perinteiset ilmaisimet on suunniteltu liitettäväksi optiseen kuituun, mikä voi johtaa signaalin menetykseen.
Risheng Cheng, entinen tutkijatohtori Tangin laboratoriossa ja tutkija Metassa, sanoi, "Jos voimme integroida kaiken, meillä olisi pienempi häviö ja korkeampi mittaustarkkuus."
Lehden viite:
- Cheng, R., Zhou, Y., Wang, S. et ai. 100 pikselin fotonien määrän erottava ilmaisin, joka paljastaa fotonitilastot. Nat. Fotoni. (2022). DOI: 10.1038/s41566-022-01119-3
