Квантов комуникационен детектор брои фотони за рекордно време

Екип от изследователи, ръководен от лабораторията за реактивни двигатели на НАСА, разработи детектор за

измерване на времето за пристигане на фотони.Устройството, което инженерите наричат ​​PEACOQ, постига максимална скорост на броене от над 1,5 Gcps (1,5 милиарда проби в секунда). Това е достатъчно за създаване на квантова комуникация с тактова честота 10 GHz.

Детекторът PEACOQ се състои от 32 наножицидебелина само 7,5 nm (около 10 000 пъти по-тънка от човешки косъм). Когато се охладят до ултраниска температура от около 1 K (-272,15 °C), такива проводници стават свръхпроводящи. Когато фотон удари свръхпроводящ проводник, той се абсорбира и създава гореща точка, което значително увеличава електрическото съпротивление на проводника. Изследователите използват компютър и преобразувател от цифров към време или от времеви домейн към цифров, за да открият тези промени в съпротивлението и да преброят фотоните.

Когато детекторът измерва фотон, той извеждаелектрически импулс и цифрово-времеви преобразувател измерва много точно времето на пристигане на този електрически импулс с разделителна способност по-малка от 100 пикосекунди, или 70 милиона пъти по-бързо от щракане с пръсти.

Йоана Крайчиу, съавтор на изследването в Лабораторията за реактивни двигатели на НАСА

За да демонстрирате работата на устройството,Изследователите охладиха детектора със специален криостат до 1 K. Те използваха направена по поръчка тестова настройка, за да насочат светлината в криостата към детектора и верига от електроника за предаване, усилване и запис на изходния сигнал на детектора от криостата.

детектор PEACOQ. Изображение: Ioana Craiciu и др., Optica

Анализът показа, че детекторът открива фотонис дължина на вълната 1550 nm с ефективност на детекция до 78%. В този случай скоростта на тъмно броене е 158 cps, а максималната скорост надхвърля 1,5 милиарда cps с компресия от 3 dB. Изследователите отбелязват, че в момента няма друг детектор, който може да брои отделни фотони толкова бързо със същата времева разделителна способност.

Разработката ще намери приложение в квантовата комуникация,смятат авторите на изследването. По правило предаваната квантова информация се настройва по часовника, като всяка част от данните е кодирана в един фотон. Колко точно инструментът измерва времето на пристигане на фотоните в приемника определя колко често могат да се изпращат отделни фотони и съответно колко бързо се предава информацията.

Прочетете още:

Откриха фрагмент от мистериозен артефакт, който е бил използван в магически ритуали

Истинският "Терминатор-2" се превръща в течност и преминава през препятствия

Мечът, смятан за фалшив, се оказва артефакт на 3000 години от бронзовата епоха