Une équipe de chercheurs dirigée par le Jet Propulsion Laboratory de la NASA a développé un détecteur pour
Le détecteur PEACOQ est composé de 32 nanofilsseulement 7,5 nm d'épaisseur (environ 10 000 fois plus fin qu'un cheveu humain). Lorsqu'ils sont refroidis à une température ultra-basse d'environ 1 K (-272,15 ° C), ces fils deviennent supraconducteurs. Lorsqu'un photon frappe un fil supraconducteur, il est absorbé et crée un point chaud, ce qui augmente sensiblement la résistance électrique du fil. Les chercheurs utilisent un ordinateur et un convertisseur numérique-temporel ou domaine temporel-numérique pour détecter ces changements de résistance et compter les photons.
Lorsque le détecteur mesure un photon, il émetune impulsion électrique, et un convertisseur numérique-temps mesure très précisément le temps d'arrivée de cette impulsion électrique avec une résolution inférieure à 100 picosecondes, soit 70 millions de fois plus rapide qu'un claquement de doigts.
Ioana Craiciu, co-auteur de l'étude au Jet Propulsion Laboratory de la NASA
Pour démontrer le fonctionnement de l'appareil,Les chercheurs ont refroidi le détecteur avec un cryostat spécial à 1 K. Ils ont utilisé une configuration de test sur mesure pour diriger la lumière dans le cryostat vers le détecteur et une chaîne d'électronique pour transmettre, amplifier et enregistrer le signal de sortie du détecteur depuis le cryostat.
Détecteur PEACOQ. Image : Ioana Craiciu et al., Optica
L'analyse a montré que le détecteur détecte les photonsavec une longueur d'onde de 1550 nm avec une efficacité de détection allant jusqu'à 78 %. Dans ce cas, le taux de comptage d'obscurité est de 158 cps et le taux maximum dépasse 1,5 milliard de cps avec une compression de 3 dB. Les chercheurs notent qu'il n'existe actuellement aucun autre détecteur capable de compter les photons individuels aussi rapidement avec la même résolution temporelle.
Le développement trouvera une application dans la communication quantique,croient les auteurs de l'étude. En règle générale, les informations quantiques transmises sont réglées sur l'horloge, chaque donnée étant codée en un photon. La précision avec laquelle l'instrument mesure l'heure d'arrivée des photons au niveau du récepteur détermine la fréquence à laquelle les photons individuels peuvent être envoyés et, par conséquent, la rapidité avec laquelle les informations sont transmises.
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