Een team van onderzoekers onder leiding van het Jet Propulsion Laboratory van NASA heeft hiervoor een detector ontwikkeld
De PEACOQ-detector bestaat uit 32 nanodradenslechts 7,5 nm dik (ongeveer 10.000 keer dunner dan een mensenhaar). Bij afkoeling tot een ultralage temperatuur van ongeveer 1 K (-272,15 °C) worden dergelijke draden supergeleidend. Wanneer een foton een supergeleidende draad raakt, wordt het geabsorbeerd en ontstaat er een hotspot, waardoor de elektrische weerstand van de draad merkbaar toeneemt. Onderzoekers gebruiken een computer en een digitaal-naar-tijd- of tijd-domein-naar-digitaalomzetter om deze weerstandsveranderingen te detecteren en de fotonen te tellen.
Wanneer de detector een foton meet, wordt deze uitgevoerdeen elektrische impuls, en een digitale-tijdomzetter meet zeer nauwkeurig de aankomsttijd van die elektrische impuls met een resolutie van minder dan 100 picoseconden, of 70 miljoen keer sneller dan een vingerknip.
Ioana Craiciu, co-auteur van de studie bij NASA's Jet Propulsion Laboratory
Om de werking van het apparaat te demonstreren,De onderzoekers koelden de detector af met een speciale cryostaat tot 1 K. Ze gebruikten een op maat gemaakte testopstelling om licht in de cryostaat naar de detector te sturen en een keten van elektronica om het uitgangssignaal van de detector van de cryostaat te verzenden, te versterken en op te nemen.
PEACOQ-detector. Afbeelding: Ioana Craiciu et al., Optica
Uit de analyse bleek dat de detector fotonen detecteertmet een golflengte van 1550 nm met een detectie-efficiëntie tot 78%. In dit geval is de donkere telsnelheid 158 cps en overschrijdt de maximale snelheid 1,5 miljard cps met een compressie van 3 dB. De onderzoekers merken op dat er momenteel geen andere detector is die individuele fotonen zo snel kan tellen met dezelfde tijdsresolutie.
De ontwikkeling zal toepassing vinden in kwantumcommunicatie,menen de auteurs van de studie. In de regel wordt de verzonden kwantuminformatie afgestemd op de klok, waarbij elk stukje data is gecodeerd in één foton. Hoe nauwkeurig het instrument de aankomsttijd van fotonen bij de ontvanger meet, bepaalt hoe vaak individuele fotonen kunnen worden verzonden en daarmee hoe snel informatie wordt verzonden.
Lees verder:
Vond een fragment van een mysterieus artefact dat werd gebruikt in magische rituelen
Echte "Terminator-2" verandert in een vloeistof en stroomt door obstakels
Het als nep beschouwde zwaard blijkt een 3000 jaar oud artefact uit de Bronstijd te zijn