W informatyce kwantowej i wykrywaniu kwantowym szeroko stosowane są detektory pojedynczych fotonów. Odgrywają kluczową rolę w kilku przełomowych osiągnięciach naukowych i są niezbędne optyka kwantowa testy. Najlepszym sposobem pomiaru światła są detektory rotacyjne wykorzystujące liczbę fotonów, ale tylko kilka wybranych detektorów może tego dokonać na poziomach kilku fotonów.
Nowe badanie z Yale Naukowcy donoszą o detektorze na chipie, który może rozdzielić do 100 fotonów poprzez czasoprzestrzenne multipleksowanie układu nadprzewodzących nanodrutów wzdłuż pojedynczego falowodu optycznego.
Detektory wykorzystujące liczbę fotonów (PNR) są uważane za najbardziej pożądaną technologię wykrywania światła. Dzięki wyjątkowo dużej czułości potrafią zliczyć fotony nawet w najsłabszych impulsach świetlnych. Mają one fundamentalne znaczenie dla różnych zastosowań kwantowych, w tym obliczeń kwantowych, kryptografii i teledetekcji. Liczba fotonów, które obecne systemy zliczania fotonów mogą wykryć jednocześnie, jest ograniczona, zazwyczaj tylko jeden na raz i nie więcej niż dziesięć.
Yiyu Zhou, stażysta podoktorski w laboratorium Tanga, powiedział: „Problem polega na tym, że jeśli masz więcej niż jeden, detektor będzie nasycony”.
„Urządzenie nie tylko zwiększa możliwości PNR nawet o 100, ale także poprawia szybkość zliczania o trzy rzędy wielkości. Działa również w łatwo dostępnej temperaturze.”
Tang powiedział: „Z tego powodu urządzenie pozwala na szerszy zakres zastosowań, zwłaszcza w wielu szybko pojawiających się zastosowaniach kwantowych, takich jak pobieranie próbek bozonu na dużą skalę, fotoniczne obliczenia kwantowe i metrologia kwantowa”.
Naukowcy planują ponadto zintegrować detektor z kwantowymi źródłami światła wbudowanymi w chip. Konwencjonalne detektory są zaprojektowane tak, aby można je było połączyć ze światłowodem, co może prowadzić do utraty sygnału.
Risheng Cheng, były pracownik naukowy podoktorski w laboratorium Tanga i pracownik naukowy w Meta, powiedziany, „Gdybyśmy mogli wszystko zintegrować, mielibyśmy mniejsze straty i większą wierność pomiaru”.
Referencje czasopisma:
- Cheng, R., Zhou, Y., Wang, S. i in. 100-pikselowy detektor rozdzielający liczbę fotonów ujawniający statystyki fotonów. Nat. Foton. (2022). DOI: 10.1038/s41566-022-01119-3
