Ett team av forskare under ledning av NASA:s Jet Propulsion Laboratory har utvecklat en detektor för
PEACOQ-detektorn består av 32 nanotrådarendast 7,5 nm tjock (cirka 10 000 gånger tunnare än ett människohår). När de kyls till en ultralåg temperatur på cirka 1 K (-272,15 °C), blir sådana ledningar supraledande. När en foton träffar en supraledande tråd absorberas den och skapar en hot spot, vilket märkbart ökar trådens elektriska motstånd. Forskare använder en dator och en digital-till-tid- eller tid-domän-till-digital-omvandlare för att upptäcka dessa förändringar i resistans och räkna fotonerna.
När detektorn mäter en foton matar den uten elektrisk impuls, och en digital-till-tid-omvandlare mäter mycket exakt ankomsttiden för den elektriska impulsen med en upplösning på mindre än 100 pikosekunder, eller 70 miljoner gånger snabbare än ett fingerknips.
Ioana Craiciu, studiemedförfattare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory
För att demonstrera enhetens funktion,Forskarna kylde detektorn med en speciell kryostat till 1 K. De använde en skräddarsydd testuppsättning för att rikta ljus in i kryostaten till detektorn och en kedja av elektronik för att överföra, förstärka och registrera detektorns utsignal från kryostaten.
PEACOQ detektor. Bild: Ioana Craiciu et al., Optica
Analysen visade att detektorn detekterar fotonermed en våglängd på 1550 nm med en detektionseffektivitet på upp till 78 %. I det här fallet är mörkräkningshastigheten 158 cps, och den maximala hastigheten överstiger 1,5 miljarder cps med en komprimering på 3 dB. Forskarna noterar att det för närvarande inte finns någon annan detektor som kan räkna enskilda fotoner så snabbt med samma tidsupplösning.
Utvecklingen kommer att finna tillämpning inom kvantkommunikation,tror författarna till studien. Som regel ställs den sända kvantinformationen in på klockan, med varje databit kodad till en foton. Hur noggrant instrumentet mäter ankomsttiden för fotoner vid mottagaren avgör hur ofta enskilda fotoner kan skickas och följaktligen hur snabbt informationen sänds.
Läs mer:
Hittade ett fragment av en mystisk artefakt som användes i magiska ritualer
Riktig "Terminator-2" förvandlas till en vätska och rinner genom hinder
Svärd som tros vara falskt visar sig vara en 3 000 år gammal artefakt från bronsåldern