量子情報科学や量子センシングの分野では、単一光子検出器が広く使用されています。それらはいくつかの科学的進歩において重要な役割を果たしており、必要な 量子光学 テスト。光を測定する最良の方法は、光子数を回転させる検出器を使用することですが、少数の光子レベルで測定できるのは、選ばれた少数の検出器だけです。
からの新しい研究 エール 科学者らは、単一の光導波路に沿って超伝導ナノワイヤのアレイを時空間的に多重化することにより、最大 100 個の光子を分解できるオンチップ検出器を報告しています。
光子数分解 (PNR) 検出器は、光を検出するための最も望ましい技術とみなされています。非常に高い感度のおかげで、最も弱い光パルスでも光子を数えることができます。これらは、量子コンピューティング、暗号化、リモート センシングなど、さまざまな量子アプリケーションの基礎となります。現在のフォトンカウンティングシステムが同時に検出できるフォトンの数には制限があり、通常は一度に 1 つだけ、10 個を超えません。
タン氏の研究室の博士研究員であるイーユ・チョウ氏は次のように述べた。 「問題は、複数の検出器がある場合、検出器が飽和してしまうことです。」
「このデバイスは PNR 能力を最大 100 向上させるだけでなく、計数率も XNUMX 桁向上します。また、簡単にアクセスできる温度でも動作します。」
唐さんはこう言いました。 「このため、このデバイスは、特に大規模なボソンサンプリング、フォトニック量子コンピューティング、量子計測などの多くの急速に出現している量子アプリケーションにおいて、より幅広いアプリケーションを可能にします。」
科学者たちはさらに、検出器をオンチップの量子光源と統合することを計画しています。従来の検出器は光ファイバーと接続するように設計されており、信号損失が発生する可能性があります。
タン氏の研究室の元博士研究員でメタ社の研究員であるリーシェン・チェン氏は、 と, 「すべてを統合できれば、損失が低減され、測定の忠実度が向上するでしょう。」
ジャーナルリファレンス：
- Cheng, R.、Zhou, Y.、Wang, S. 他光子の統計を明らかにする 100 ピクセルの光子数分解能検出器。 ナット。光子。 （2022）。 DOI： 10.1038/s41566-022-01119-3
