Nedávno tím Hao Li a Lixing You zo Šanghajského inštitútu mikrosystémov a informačných technológií (SIIT), Čínska akadémia vied (CAS), vyvinul ultra-vysokorýchlostný optický kvantový detektor s rozlíšiteľným počtom fotónov s maximálnou frekvenciou impulzov. 5 GHz a rozlíšením počtu fotónov 61 s využitím sendvičových štruktúrovaných supravodivých nanodrôtov a viacerých paralelne pracujúcich drôtov. Súvisiace výsledky výskumu boli publikované online vo Photonics Research pod názvom Supravodivý jednofotónový detektor s rýchlosťou 5 GHz a rozlíšením počtu fotónov 61 a boli vybrané ako Editor's Choice.
V posledných rokoch boli supravodivé nanodrôtové jednofotónové detektory široko používané v kvantovej komunikácii, optických kvantových výpočtoch a overovaní kvantových mechanických princípov vďaka ich vysokej účinnosti, nízkej frekvencii temných impulzov a vynikajúcemu časovému rozlíšeniu.
Tím vyvinul integrovaný systém supravodivých detektorov s vysokou účinnosťou, ultra vysokou rýchlosťou a vysokým rozlíšením počtu fotónov. Aby sa zabezpečila ľahkosť a spoľahlivosť systému detektorov, projekt vybudoval integrovaný chladiaci systém založený na minichladičkách GM. Systém podporuje 64 elektrických kanálov a pracuje pri minimálnej teplote 2,3 K. Čip detektora integruje 64 supravodivých nanodrôtov na distribuovanom Braggovom reflektore, čo zlepšuje rýchlosť absorpcie fotónov aj rýchlosť detekcie. Po charakterizácii je výťažok prípravy nanodrôtu 61/64, účinnosť detekcie systému dosahuje 90 % pri 1550 nm, maximálna frekvencia impulzov je 5,2 GHz a frekvencia impulzov je 1,7 GHz, keď sa účinnosť detekcie zníži o 3 dB a rozlíšenie počtu fotónov je 61. Očakáva sa, že výkon tohto detektorového systému bude podporovať aplikácie laserovej komunikácie v hlbokom vesmíre, vysokorýchlostnú kvantovú komunikáciu a základné kvantové optické experimenty atď. Výskumnú prácu podporila Veda a technika Innovation 2030 (STI 2030) a bola ocenená Národnou vedeckou nadáciou Číny.
Výskumná práca je podporovaná Veľkým projektom pre inovácie vedy a techniky 2030 -, Národnou nadáciou pre prírodné vedy v Číne, Asociáciou na podporu inovácií mládeže Čínskej akadémie vied a programom Shanghai Yangfan Program.
Štruktúra zariadenia (a), supravodivé nanodrôty (b), obal zariadenia (c) a chladiaci systém (d)
