क्वांटम सूचना विज्ञान और क्वांटम सेंसिंग क्षेत्रों में, एकल-फोटॉन डिटेक्टरों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। वे कई वैज्ञानिक सफलताओं में महत्वपूर्ण और आवश्यक भूमिका निभाते हैं क्वांटम ऑप्टिक्स परीक्षण. प्रकाश को मापने का सबसे अच्छा तरीका फोटॉन-संख्या-घूमने वाले डिटेक्टरों के साथ है, लेकिन केवल कुछ चुनिंदा डिटेक्टर ही कुछ-फोटॉन स्तरों पर ऐसा कर सकते हैं।
से एक नया अध्ययन येल वैज्ञानिकों ने एक ऑन-चिप डिटेक्टर की रिपोर्ट दी है जो एकल ऑप्टिकल वेवगाइड के साथ सुपरकंडक्टिंग नैनोवायरों की एक सरणी को स्पेटियोटेम्पोरली मल्टीप्लेक्सिंग द्वारा 100 फोटॉन तक हल कर सकता है।
फोटोन-नंबर-रिज़ॉल्विंग (पीएनआर) डिटेक्टरों को प्रकाश का पता लगाने के लिए सबसे वांछनीय तकनीक माना जाता है। उनकी असाधारण उच्च संवेदनशीलता के कारण, वे सबसे कमजोर प्रकाश स्पंदों में भी फोटॉनों की गिनती कर सकते हैं। वे क्वांटम कंप्यूटिंग, क्रिप्टोग्राफी और रिमोट सेंसिंग सहित विभिन्न क्वांटम अनुप्रयोगों के लिए मौलिक हैं। वर्तमान फोटॉन गणना प्रणालियाँ एक साथ जिन फोटॉनों का पता लगा सकती हैं, उनकी संख्या सीमित है, आमतौर पर एक समय में केवल एक और दस से अधिक नहीं।
तांग की प्रयोगशाला में पोस्टडॉक्टरल सहयोगी यियू झोउ ने कहा, "समस्या यह है कि यदि आपके पास एक से अधिक हैं, तो डिटेक्टर संतृप्त हो जाएगा।"
“डिवाइस न केवल पीएनआर क्षमता को 100 तक बढ़ाती है, बल्कि परिमाण के तीन क्रमों तक गिनती दर में भी सुधार करती है। यह आसानी से उपलब्ध तापमान पर भी काम करता है।”
तांग ने कहा, "इसके कारण, डिवाइस अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए अनुमति देता है, विशेष रूप से कई तेजी से उभरते क्वांटम अनुप्रयोगों में, जैसे बड़े पैमाने पर बोसोन नमूनाकरण, फोटोनिक क्वांटम कंप्यूटिंग और क्वांटम मेट्रोलॉजी।"
वैज्ञानिक आगे चलकर डिटेक्टर को ऑन-चिप क्वांटम प्रकाश स्रोतों के साथ एकीकृत करने की योजना बना रहे हैं। पारंपरिक डिटेक्टरों को ऑप्टिकल फाइबर के साथ इंटरफेस करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिससे सिग्नल हानि हो सकती है।
रिशेंग चेंग, टैंग की प्रयोगशाला में पूर्व पोस्टडॉक्टरल सहयोगी और मेटा में एक शोध वैज्ञानिक, कहा, "अगर हम सब कुछ एकीकृत कर सकें, तो हमें कम नुकसान होगा और माप की विश्वसनीयता अधिक होगी।"
जर्नल संदर्भ:
- चेंग, आर., झोउ, वाई., वांग, एस. एट अल। 100-पिक्सेल फोटॉन-संख्या-समाधान डिटेक्टर फोटॉन आँकड़ों का अनावरण करता है। नेट. फोटोन. (2022)। डीओआई: 10.1038/s41566-022-01119-3
