У квантовій інформатиці та квантовому зондуванні полів широко використовуються однофотонні детектори. Вони відіграють вирішальну роль у кількох наукових проривах і є необхідними квантова оптика тести. Найкращий спосіб виміряти світло за допомогою детекторів, що обертаються числом фотонів, але лише кілька вибраних детекторів можуть робити це на рівнях кількох фотонів.
Нове дослідження від Єльський університет вчені повідомляють про вбудований детектор, який може розрізняти до 100 фотонів шляхом просторово-часового мультиплексування масиву надпровідних нанодротів уздовж одного оптичного хвилеводу.
Детектори з роздільною здатністю фотонів (PNR) вважаються найбільш бажаною технологією для виявлення світла. Завдяки своїй надзвичайно високій чутливості вони можуть рахувати фотони навіть у найслабших світлових імпульсах. Вони є фундаментальними для різних квантових додатків, включаючи квантові обчислення, криптографію та дистанційне зондування. Кількість фотонів, які сучасні системи підрахунку фотонів можуть виявляти одночасно, обмежена, як правило, лише по одному за раз і не більше десяти.
Ію Чжоу, докторант лабораторії Тан, сказав: «Проблема в тому, що якщо у вас більше одного, детектор буде насичений».
«Пристрій не тільки розширює можливості PNR до 100, але й покращує швидкість підрахунку на три порядки. Він також працює при легкодоступній температурі».
Тан сказав, «Завдяки цьому пристрій забезпечує ширший діапазон застосувань, особливо в багатьох квантових програмах, що швидко розвиваються, таких як великомасштабна дискретизація бозонів, фотонні квантові обчислення та квантова метрологія».
Далі вчені планують інтегрувати детектор із вбудованими квантовими джерелами світла. Звичайні сповіщувачі розроблені для сполучення з оптичним волокном, що може призвести до втрати сигналу.
Рішен Чен, колишній докторант лабораторії Тан і науковий співробітник Meta, сказав, «Якщо ми зможемо об’єднати все, ми матимемо менші втрати та вищу точність вимірювання».
Довідка з журналу:
- Cheng, R., Zhou, Y., Wang, S. та ін. 100-піксельний детектор із роздільною здатністю фотонів, що розкриває статистику фотонів. Нац. Фотон. (2022). DOI: 10.1038/s41566-022-01119-3
