בתחומי מדע המידע הקוונטי וחישה קוונטית, גלאי פוטון בודד נמצאים בשימוש נרחב. הם ממלאים תפקיד קריטי במספר פריצות דרך מדעיות והכרחיות אופטיקה קוונטית מבחנים. הדרך הטובה ביותר למדוד אור היא באמצעות גלאים מסתובבים במספר פוטון, אך רק גלאים בודדים נבחרים יכולים לעשות זאת ברמות של מעט פוטון.
מחקר חדש מ- ייל מדענים מדווחים על גלאי על-שבב שיכול לפתור עד 100 פוטונים על ידי ריבוי מרחבי-זמני של מערך של ננו-על מוליכים לאורך מוליך גל אופטי יחיד.
גלאי מספרי פוטון (PNR) נחשבים לטכנולוגיה הרצויה ביותר לזיהוי אור. הודות לרגישות הגבוהה במיוחד שלהם, הם יכולים לספור את הפוטונים אפילו בפולסי האור החלשים ביותר. הם מהותיים עבור יישומים קוונטיים שונים, כולל מחשוב קוונטי, קריפטוגרפיה וחישה מרחוק. מספר הפוטונים שמערכות ספירת הפוטונים הנוכחיות יכולות לזהות בו-זמנית מוגבל, בדרך כלל רק אחד בכל פעם ולא יותר מעשרה.
Yiyu Zhou, עמית פוסט-דוקטורט במעבדה של טאנג, אמר, "הבעיה היא שאם יש לך יותר מאחד, הגלאי יהיה רווי."
"המכשיר לא רק מקדם את יכולת ה-PNR בעד 100 אלא גם משפר את קצב הספירה בשלושה סדרי גודל. הוא פועל גם בטמפרטורה נגישה בקלות."
טאנג אמר, "בגלל זה, המכשיר מאפשר מגוון רחב יותר של יישומים, במיוחד ביישומים קוונטיים רבים המתפתחים במהירות, כגון דגימת בוסון בקנה מידה גדול, מחשוב קוונטי פוטוני ומטרולוגיה קוונטית."
עוד מתכננים מדענים לשלב את הגלאי עם מקורות אור קוונטיים על-שבב. גלאים קונבנציונליים מתוכננים להיות ממשק עם סיב אופטי, מה שעלול להוביל לאובדן אות.
רישנג צ'נג, פוסט דוקטורט לשעבר במעבדתו של טאנג ומדען מחקר ב-Meta, אמר, "אם נוכל לשלב הכל, יהיה לנו הפסד נמוך יותר ונאמנות מדידה גבוהה יותר."
עיון ביומן:
- Cheng, R., Zhou, Y., Wang, S. et al. גלאי 100 פיקסלים לפתרון מספרי פוטון חושף נתונים סטטיסטיים של פוטון. נאט. פוטון. (2022). DOI: 10.1038/s41566-022-01119-3
