Nos campos da ciência da informação quântica e da detecção quântica, os detectores de fóton único são amplamente utilizados. Eles desempenham um papel crítico em vários avanços científicos e são necessários óptica quântica testes. A melhor maneira de medir a luz é com detectores rotativos de número de fótons, mas apenas alguns detectores selecionados podem fazê-lo em níveis de poucos fótons.
Um novo estudo de Yale cientistas relatam um detector no chip que pode resolver até 100 fótons multiplexando espaço-temporalmente uma série de nanofios supercondutores ao longo de um único guia de ondas óptico.
Os detectores de resolução de número de fótons (PNR) são considerados a tecnologia mais desejável para detectar luz. Graças à sua sensibilidade excepcionalmente alta, eles podem contar os fótons mesmo nos pulsos de luz mais fracos. Eles são fundamentais para diversas aplicações quânticas, incluindo computação quântica, criptografia e sensoriamento remoto. O número de fótons que os atuais sistemas de contagem de fótons podem detectar simultaneamente é limitado, normalmente apenas um de cada vez e não mais do que dez.
Yiyu Zhou, associado de pós-doutorado no laboratório de Tang, disse: “O problema é que se você tiver mais de um, o detector ficará saturado.”
“O dispositivo não apenas aumenta a capacidade do PNR em até 100, mas também melhora a taxa de contagem em três ordens de grandeza. Ele também opera a uma temperatura facilmente acessível.”
Tang disse: “Por causa disso, o dispositivo permite uma gama mais ampla de aplicações, especialmente em muitas aplicações quânticas emergentes, como amostragem de bósons em grande escala, computação quântica fotônica e metrologia quântica.”
Os cientistas planejam ainda integrar o detector com fontes de luz quântica no chip. Os detectores convencionais são projetados para serem interligados com uma fibra óptica, o que pode levar à perda de sinal.
Risheng Cheng, ex-associado de pós-doutorado no laboratório de Tang e cientista pesquisador da Meta, dito, “Se conseguíssemos integrar tudo, teríamos menos perdas e maior fidelidade de medição.”
Jornal de referência:
- Cheng, R., Zhou, Y., Wang, S. et al. Um detector de resolução de números de fótons de 100 pixels que revela estatísticas de fótons. Nat. Fóton. (2022). DOI: 10.1038/s41566-022-01119-3
