Създаден е рекорден детектор за единични фотони
Американски физици са проектирали и сглобили камера със свръхпроводим нанопроводников еднофотонен детектор (SNSPD). Камерата открива 400 пъти повече пиксели от сегашните аналози, без да жертва други значими свойства. Разработката на учените може да докара до основаването на огромни SNSPD, способни да записват изображения на единични фотони в необятен електромагнитен набор.
Камерите SNSPD се появяват за пръв път преди 20 години и провокират гражданска война в оптиката. Те се състоят от масиви от квадратни решетки от пресичащи се нановлакна, охладени до съвсем безспорната нула. Всяка нишка организира електрически ток тъкмо под сериозната точка, при която свръхпроводимостта изчезва. Когато индивидуален фотон се сблъска с нановлакната, всмуканата от него топлота краткотрайно изключва свръхпроводимостта, до момента в който силата се разсее. Това кара тока да се движи към съпротивителните нагревателни детайли, ситуирани в пресечната точка на нишките, всеки от които е обвързван със лични линии за отчитане. Сигналите от тези четящи линии работят като обособени пиксели, показващи местоположението на всеки фотон.
„ SNSPD имат доста привлекателни характерности “, споделя Бахром Орипов, началник на изследователския екип от Националния институт по стандартизация и технологии на Съединени американски щати. – „ Те работят при всякаква дължина на вълната на фотоните до 29 nm (за разлика от доста други силициеви технологии) и демонстрират успеваемост на регистрация от 98% при 1550 nm. Те също по този начин имат доста ниска несигурност във времето на идване на фотоните (темпорално трептене) и извънредно невисок % на подправено разкриване “.
Въпреки тези преимущества нуждата от самостоятелни влакна за четене за всеки пиксел затруднява мащабирането на SNSPD. Досега това означаваше, че даже устройствата с доста висока разграничителна дарба не разполагат с доста повече от 1000 пиксела, написа Physics World.
Екипът на Орипов е избрал по-различна тактика за планиране на детектора, която разрешава фотоните да бъдат регистрирани благодарение на четящи линии, успоредни на нановлакната във всеки ред и колона. Вместо да употребяват непосредствено отчитане на електрическия сигнал от детекторите, учените първо го трансформират в топлота в линията за отчитане и я употребяват за задействане на насрещни електрически импулси в линията за отчитане. Като съпоставя времето на идване на тези импулси във всеки завършек на линията, камерата дефинира тъкмо къде по отношение на нановлакното е бил обхванат фотонът.
Сглобеното устройство е в положение да записва 400 000 пиксела – към 400 пъти повече от актуалните аналози. А по-нататъшните усъвършенствания могат да покачат тази стойност още повече.
За разлика от предходните дизайни – където бяха нужни общо N 2 линии за отчитане за наблюдаване на масив от N×N нанопроводници – този нов дизайн може да построи еднофотонни изображения единствено с 2N линии за отчитане.
