Un dispositif de comptage de photons sur puce pour faire progresser la technologie quantique

Dans les domaines de la science de l’information quantique et de la détection quantique, les détecteurs à photon unique sont largement utilisés. Ils jouent un rôle essentiel dans plusieurs avancées scientifiques et nécessaires optique quantique essais. La meilleure façon de mesurer la lumière consiste à utiliser des détecteurs tournant en nombre de photons, mais seuls quelques détecteurs sélectionnés peuvent le faire à des niveaux de quelques photons.

Une nouvelle étude de Yale les scientifiques rapportent un détecteur sur puce capable de résoudre jusqu'à 100 photons en multiplexant spatio-temporellement un ensemble de nanofils supraconducteurs le long d'un seul guide d'onde optique.

Les détecteurs à résolution du nombre de photons (PNR) sont considérés comme la technologie la plus recherchée pour détecter la lumière. Grâce à leur sensibilité exceptionnellement élevée, ils peuvent compter les photons même dans les impulsions lumineuses les plus faibles. Ils sont fondamentaux pour diverses applications quantiques, notamment l’informatique quantique, la cryptographie et la télédétection. Le nombre de photons que les systèmes actuels de comptage de photons peuvent détecter simultanément est limité, généralement un seul à la fois et pas plus de dix.

Yiyu Zhou, associé postdoctoral dans le laboratoire de Tang, a déclaré : "Le problème, c'est que si vous en avez plusieurs, le détecteur sera saturé."

« Le dispositif augmente non seulement la capacité PNR jusqu'à 100, mais améliore également le taux de comptage de trois ordres de grandeur. Il fonctionne également à une température facilement accessible.

Tang a dit, "Pour cette raison, le dispositif permet une gamme d'applications plus large, en particulier dans de nombreuses applications quantiques à émergence rapide, telles que l'échantillonnage de Boson à grande échelle, l'informatique quantique photonique et la métrologie quantique."

Les scientifiques prévoient en outre d'intégrer le détecteur à des sources de lumière quantique sur puce. Les détecteurs conventionnels sont conçus pour être interfacés avec une fibre optique, ce qui peut entraîner une perte de signal. 

Risheng Cheng, ancien associé postdoctoral dans le laboratoire de Tang et chercheur scientifique à Meta, a affirmé Valérie Plante., "Si nous pouvions tout intégrer, nous aurions une perte moindre et une fidélité de mesure plus élevée."

Journal de référence:

1. Cheng, R., Zhou, Y., Wang, S. et al. Un détecteur à résolution de nombre de photons de 100 pixels dévoilant les statistiques de photons. Nat. Photon. (2022). EST CE QUE JE: 10.1038/s41566-022-01119-3