Nella scienza dell'informazione quantistica e nei campi del rilevamento quantistico, i rilevatori di fotone singolo sono ampiamente utilizzati. Svolgono un ruolo fondamentale in diverse scoperte scientifiche e necessarie ottica quantistica test. Il modo migliore per misurare la luce è con rilevatori rotanti a numero di fotoni, ma solo pochi rilevatori selezionati possono farlo a livelli di pochi fotoni.
Un nuovo studio da Yale Gli scienziati riferiscono di un rilevatore su chip in grado di risolvere fino a 100 fotoni multiplexando spaziotemporalmente una serie di nanofili superconduttori lungo una singola guida d'onda ottica.
I rilevatori PNR (risoluzione del numero di fotoni) sono considerati la tecnologia più desiderabile per rilevare la luce. Grazie alla loro sensibilità eccezionalmente elevata, riescono a contare i fotoni anche negli impulsi luminosi più deboli. Sono fondamentali per varie applicazioni quantistiche, tra cui l’informatica quantistica, la crittografia e il telerilevamento. Il numero di fotoni che gli attuali sistemi di conteggio dei fotoni possono rilevare simultaneamente è limitato, in genere solo uno alla volta e non più di dieci.
Yiyu Zhou, un associato post-dottorato nel laboratorio di Tang, ha detto: "Il problema è che se ne hai più di uno, il rilevatore sarà saturo."
“Il dispositivo non solo migliora la capacità PNR fino a 100, ma migliora anche la velocità di conteggio di tre ordini di grandezza. Funziona anche a una temperatura facilmente accessibile.
Tang ha detto: “Per questo motivo, il dispositivo consente una gamma più ampia di applicazioni, soprattutto in molte applicazioni quantistiche in rapida espansione, come il campionamento di bosoni su larga scala, il calcolo quantistico fotonico e la metrologia quantistica”.
Gli scienziati prevedono inoltre di integrare il rilevatore con sorgenti di luce quantistica su chip. I rilevatori convenzionali sono progettati per essere interfacciati con una fibra ottica, il che può causare una perdita di segnale.
Risheng Cheng, ex associato post-dottorato nel laboratorio di Tang e ricercatore presso Meta, disse, “Se riuscissimo a integrare tutto, avremmo una perdita minore e una maggiore fedeltà della misurazione”.
Riferimento della Gazzetta:
- Cheng, R., Zhou, Y., Wang, S. et al. Un rilevatore da 100 pixel che risolve il numero di fotoni che svela le statistiche dei fotoni. Naz. Fotone. (2022). DOI: 10.1038/s41566-022-01119-3
