I kvanteinformasjonsvitenskap og kvantesensorfelt er enkeltfotondetektorer mye brukt. De spiller en kritisk rolle i flere vitenskapelige gjennombrudd og nødvendige kvanteoptikk tester. Den beste måten å måle lys på er med fotonnummer-roterende detektorer, men bare noen få utvalgte detektorer kan gjøre det på få fotonnivåer.
En ny studie fra Yale forskere rapporterer en on-chip detektor som kan løse opp til 100 fotoner ved spatiotemporally multiplekse en rekke superledende nanotråder langs en enkelt optisk bølgeleder.
Photon-number-resolving (PNR) detektorer regnes som den mest ønskelige teknologien for å detektere lys. Takket være deres eksepsjonelt høye følsomhet kan de telle fotonene i selv de svakeste lyspulsene. De er grunnleggende for ulike kvanteapplikasjoner, inkludert kvantedatabehandling, kryptografi og fjernmåling. Antallet fotoner som dagens foton-tellesystemer kan oppdage samtidig er begrenset, vanligvis bare én om gangen og ikke mer enn ti.
Yiyu Zhou, en postdoktor i Tangs laboratorium, sa: "Problemet er at hvis du har mer enn én, vil detektoren være mettet."
"Enheten forbedrer ikke bare PNR-kapasiteten med opptil 100, men forbedrer også tellehastigheten med tre størrelsesordener. Den fungerer også ved en lett tilgjengelig temperatur."
Tang sa, "På grunn av dette tillater enheten et bredere spekter av applikasjoner, spesielt i mange raskt nye kvanteapplikasjoner, for eksempel storskala Boson-sampling, fotonisk kvanteberegning og kvantemetrologi."
Forskere planlegger videre å integrere detektoren med kvantelyskilder på brikken. Konvensjonelle detektorer er designet for å kobles til en optisk fiber, noe som kan føre til signaltap.
Risheng Cheng, en tidligere postdoktor i Tangs laboratorium og en forsker ved Meta, sa, "Hvis vi kan integrere alt, vil vi ha et lavere tap og en høyere målesikkerhet."
Tidsreferanse:
- Cheng, R., Zhou, Y., Wang, S. et al. En 100-pikslers fotonnummeroppløsende detektor som avslører fotonstatistikk. Nat. Foton. (2022). GJØR JEG: 10.1038/s41566-022-01119-3
