양자 정보 과학 및 양자 감지 분야에서는 단일 광자 검출기가 널리 사용됩니다. 그들은 여러 가지 과학적 혁신과 필요한 측면에서 중요한 역할을 합니다. 양자 광학 테스트. 빛을 측정하는 가장 좋은 방법은 광자수 회전 감지기를 사용하는 것이지만 소수의 광자 수준에서 이를 수행할 수 있는 감지기는 소수에 불과합니다.
의 새로운 연구 예일 대학 과학자들은 단일 광학 도파관을 따라 초전도 나노와이어 배열을 시공간적으로 다중화하여 최대 100개의 광자를 분해할 수 있는 온칩 검출기를 보고합니다.
광자수 분해(PNR) 검출기는 빛을 검출하는 데 가장 바람직한 기술로 간주됩니다. 매우 높은 감도 덕분에 가장 약한 광 펄스에서도 광자를 계산할 수 있습니다. 이는 양자 컴퓨팅, 암호화 및 원격 감지를 포함한 다양한 양자 응용 분야의 기본입니다. 현재의 광자 계수 시스템이 동시에 감지할 수 있는 광자의 수는 일반적으로 한 번에 하나씩, 10개 이하로 제한되어 있습니다.
Tang 연구실의 박사후 연구원인 Yiyu Zhou는 다음과 같이 말했습니다. "문제는 둘 이상이면 검출기가 포화된다는 것입니다."
“이 장치는 PNR 기능을 최대 100까지 향상시킬 뿐만 아니라 계산 속도도 XNUMX배나 향상시킵니다. 또한 쉽게 접근할 수 있는 온도에서도 작동합니다.”
탕이 말했다. "이 때문에 이 장치는 특히 대규모 Boson 샘플링, 광자 양자 컴퓨팅 및 양자 계측과 같이 빠르게 부상하는 많은 양자 응용 분야에서 더 넓은 범위의 응용을 허용합니다."
과학자들은 또한 검출기를 온칩 양자 광원과 통합할 계획입니다. 기존 감지기는 광섬유와 연결되도록 설계되어 신호 손실이 발생할 수 있습니다.
Tang 연구소의 박사후 연구원이자 Meta의 연구 과학자인 Risheng Cheng은 다음과 같이 말했습니다. 말했다, "모든 것을 통합할 수 있다면 손실은 줄어들고 측정 정확도는 높아질 것입니다."
저널 참조 :
- Cheng, R., Zhou, Y., Wang, S. et al. 광자 통계를 공개하는 100픽셀 광자수 분해 검출기. Nat. 광자. (2022). DOI: 10.1038/s41566-022-01119-3
