В области квантовой информатики и квантового зондирования широко используются детекторы одиночных фотонов. Они играют решающую роль в нескольких научных прорывах и необходимых квантовая оптика тесты. Лучший способ измерить свет — использовать детекторы, вращающиеся по числу фотонов, но лишь немногие избранные детекторы могут сделать это на уровне нескольких фотонов.
Новое исследование от Йельский университет Ученые сообщают о встроенном в кристалл детекторе, который может разрешать до 100 фотонов путем пространственно-временного мультиплексирования массива сверхпроводящих нанопроводов вдоль одного оптического волновода.
Детекторы с разрешением числа фотонов (PNR) считаются наиболее желательной технологией обнаружения света. Благодаря своей исключительно высокой чувствительности они могут считать фотоны даже в самых слабых световых импульсах. Они имеют основополагающее значение для различных квантовых приложений, включая квантовые вычисления, криптографию и дистанционное зондирование. Количество фотонов, которые современные системы подсчета фотонов могут обнаружить одновременно, ограничено, обычно только по одному и не более десяти.
Юй Чжоу, научный сотрудник лаборатории Тана, сказал: «Проблема в том, что если у вас их больше одного, детектор будет насыщен».
«Устройство не только расширяет возможности PNR до 100, но также увеличивает скорость подсчета на три порядка. Он также работает при легко доступной температуре».
Тан сказал: «Благодаря этому устройство позволяет использовать более широкий спектр приложений, особенно во многих быстро развивающихся квантовых приложениях, таких как крупномасштабная выборка бозонов, фотонные квантовые вычисления и квантовая метрология».
Ученые также планируют интегрировать детектор со встроенными источниками квантового света. Обычные детекторы предназначены для подключения к оптоволоконному кабелю, что может привести к потере сигнала.
Ришэн Ченг, бывший научный сотрудник лаборатории Тана и научный сотрудник Меты, — сказал, «Если мы сможем интегрировать все, у нас будут меньшие потери и более высокая точность измерений».
Справочник журнала:
- Ченг Р., Чжоу Ю., Ван С. и др. 100-пиксельный детектор, определяющий число фотонов и раскрывающий статистику фотонов. Нат. Фотон. (2022). ДОИ: 10.1038/s41566-022-01119-3
