Квантни комуникациони детектор броји фотоне у рекордном времену

Тим истраживача предвођен НАСА-ином Лабораторијом за млазни погон развио је детектор за

мерења времена доласка фотона.Уређај, који инжењери називају ПЕАЦОК, постиже максималну брзину бројања од преко 1,5 Гцпс (1,5 милијарди узорака у секунди). Ово је довољно за стварање квантне комуникације са тактом од 10 ГХз.

ПЕАЦОК детектор се састоји од 32 наножицедебљине само 7,5 нм (око 10.000 пута тање од људске косе). Када се охладе на ултра-ниску температуру од око 1 К (-272,15 °Ц), такве жице постају суперпроводне. Када фотон удари у суперпроводну жицу, он се апсорбује и ствара жариште, што приметно повећава електрични отпор жице. Истраживачи користе рачунар и дигитално-временски или дигитални претварач из временског домена да открију ове промене отпора и преброје фотоне.

Када детектор мери фотон, он даје излазелектрични импулс, а дигитално-временски претварач веома прецизно мери време доласка тог електричног импулса са резолуцијом мањом од 100 пикосекунди, односно 70 милиона пута брже од пуцњаве прстију.

Јоана Цраициу, коаутор студије у НАСА-иној Лабораторији за млазни погон

Да бисте демонстрирали рад уређаја,Истраживачи су охладили детектор специјалним криостатом на 1 К. Користили су прилагођено подешавање за тестирање да усмере светлост у криостат до детектора и ланца електронике за пренос, појачање и снимање излазног сигнала детектора са криостата.

ПЕАЦОК детектор. Слика: Иоана Цраициу ет ал., Оптица

Анализа је показала да детектор детектује фотонеса таласном дужином од 1550 нм са ефикасношћу детекције до 78%. У овом случају, брзина тамног бројања је 158 цпс, а максимална брзина прелази 1,5 милијарди цпс са компресијом од 3 дБ. Истраживачи примећују да тренутно не постоји други детектор који може тако брзо да броји појединачне фотоне са истом временском резолуцијом.

Развој ће наћи примену у квантној комуникацији,сматрају аутори студије. По правилу, пренета квантна информација је подешена на сат, при чему је сваки податак кодиран у један фотон. Колико тачно инструмент мери време доласка фотона у пријемник одређује колико често поједини фотони могу да се шаљу и, сходно томе, колико брзо се информације преносе.

Опширније:

Пронађен је фрагмент мистериозног артефакта који је коришћен у магичним ритуалима

Прави "Терминатор-2" се претвара у течност и протиче кроз препреке

Мач за који се сматра да је лажан испоставило се да је артефакт стар 3.000 година из бронзаног доба