Детектор для квантовой связи рекордно быстро считает фотоны

Создан детектор, который точно измеряет одиночные фотоны с очень высокой скоростью.

Группа исследователей под руководством Лаборатории реактивного движения НАСА разработала детектор для измерения времени прихода фотонов. Устройство, которое инженеры назвали PEACOQ, достигает максимальной скорости счета свыше 1,5 Gcps (1,5 млрд отсчетов в секунду). Этого достаточно, чтобы создать квантовую связь с тактовой частотой 10 ГГц.

Детектор PEACOQ состоит из 32 нанопроволок толщиной всего 7,5 нм (примерно в 10 тыс. раз тоньше человеческого волоса). При охлаждении до сверхнизкой температуры около 1 K (-272,15 °C) такие проволоки становятся сверхпроводящими. При попадании фотона на сверхпроводящую проволоку он поглощается и создает горячую точку, которая заметно увеличивает электрическое сопротивление провода. Исследователи используют компьютер и цифро-временной преобразователь или преобразователь «временной интервал — цифровой код», чтобы регистрировать такие изменения сопротивления и подсчитывать фотоны.

Когда детектор измеряет фотон, он выдает электрический импульс, а цифро-временной преобразователь очень точно измеряет время прихода этого электрического импульса с разрешением менее 100 пикосекунд или в 70 млн раз быстрее, чем щелчок пальцами.

Иоана Крайчиу (Ioana Craiciu), соавтор исследования из Лаборатории реактивного движения НАСА

Чтобы продемонстрировать работу устройства, исследователи охладили детектор с помощью специального криостата до 1 K. Они использовали специально изготовленную тестовую установку для направления света в криостат к детектору и цепочку электроники для передачи выходного сигнала детектора из криостата, его усиления и записи.

Детектор PEACOQ. Изображение: Ioana Craiciu et al., Optica

Анализ показал, что детектор обнаруживает фотоны с длиной волны 1 550 нм с эффективностью обнаружения до 78%. При этом скорость темнового счета составляет 158 cps, а максимальная скорость превышает 1,5 млрд cps при сжатии 3 дБ. Исследователи отмечают, что настоящее время нет другого детектора, который так быстро считает отдельные фотоны с таким же временным разрешением.

Разработка найдет применение в квантовой связи, полагают авторы исследования. Как правило, передаваемая квантовая информация настроена на часы, при этом каждый фрагмент данных кодируется в один фотон. То, насколько точно прибор измеряет время прибытия фотонов к приемнику, определяет, с какой частотой можно отправлять отдельные фотоны и, соответственно, как быстро передается информация.


Читать далее:

Найден фрагмент загадочного артефакта, который использовали в магических ритуалах

Реальный «Терминатор-2» превращается в жидкость и утекает сквозь препятствия

Меч, который считали подделкой, оказался артефактом бронзового века и ему 3 000 лет

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Астрономы сфотографировали «детство Вселенной» до появления галактик
Космос
Прощальные кадры: лунный модуль сфотографировал закат на Луне
Наука
Гены загадочных предков людей повлияли на работу мозга, показало исследование
Наука
В Петербурге открыли лабораторию для создания компьютеров, которые имитируют работу мозга
Наука
Телескоп «Евклид» показал 26 млн галактик: опубликованы первые результаты миссии
Космос
Крошечных морских животных увеличили в пять раз, чтобы рассмотреть их клетки
Наука
В Сеченовском Университете появится «умная» операционная 
Новости
Операторы связи начали заменять китайское оборудование на российское
Новости
В России хотят обязать использование отечественных процессоров для ИИ
Новости
Посмотрите на первого робота-гуманоида Nvidia в действии
Новости
Образцы с обратной стороны Луны показали, какой она была в прошлом
Космос
Морские интернет-кабели научились «прослушивать» на предмет саботажа
Новости
Нового рекорда на термоядерном синтезе добились в России
Наука
Российские ученые разработали материалы для памяти будущего  
Наука
Выяснилось, какие мутации ДНК ускоряют старение  
Наука
«Суперджет» с российскими двигателями ПД-8 впервые поднялся в воздух
Новости
Светочувствительные нановолокна ускорили рост нейронов  
Наука
ChatGPT может «заболеть» тревожностью и депрессией, но есть способ его «успокоить»  
Новости
Москва сократила выбросы углерода на 190 000 тонн благодаря электробусам  
Новости
Игуаны совершили рекордное путешествие миллионы лет назад: они проплыли по океану 8 000 км
Наука