في الآونة الأخيرة، قام فريق هاو لي وليكسينج يو من معهد شنغهاي للأنظمة الدقيقة وتكنولوجيا المعلومات (SIIT)، التابع للأكاديمية الصينية للعلوم (CAS)، بتطوير كاشف كمي بصري فائق السرعة وقابل للحل بعدد الفوتونات بأقصى معدل عد يبلغ 5 جيجاهرتز ودقة عدد الفوتونات 61 من خلال استخدام أسلاك نانوية فائقة التوصيل ذات بنية شطيرة وأسلاك متعددة تعمل بالتوازي. نُشرت نتائج البحث ذات الصلة على الإنترنت في Photonics Research تحت عنوان كاشف فوتون واحد فائق التوصيل بسرعة 5 جيجاهرتز ودقة عدد الفوتونات 61، وتم اختياره كاختيار المحرر.
في السنوات الأخيرة، تم استخدام أجهزة الكشف أحادية الفوتون من الأسلاك النانوية الفائقة التوصيل على نطاق واسع في الاتصالات الكمومية والحوسبة الكمومية البصرية والتحقق من مبادئ ميكانيكا الكم بسبب كفاءتها العالية ومعدل العد الداكن المنخفض ودقة الوقت الممتازة.
قام الفريق بتطوير نظام متكامل من أجهزة الكشف الفائقة التوصيل ذات الكفاءة العالية والسرعة الفائقة ودقة عالية في عدد الفوتونات. ولضمان خفة نظام الكشف وموثوقيته، قام المشروع ببناء نظام تبريد متكامل يعتمد على مبرد صغير من إنتاج شركة جنرال موتورز. يدعم النظام 64 قناة كهربائية ويعمل عند درجة حرارة لا تقل عن 2.3 كلفن. تدمج شريحة الكاشف 64 سلكًا نانويًا فائق التوصيل على عاكس براج الموزع، مما يحسن كل من معدل امتصاص الفوتونات وسرعة الكشف. بعد التوصيف، يكون إنتاج تحضير الأسلاك النانوية 61/64، وتصل كفاءة الكشف للنظام إلى 90% عند 1550 نانومتر، ويبلغ الحد الأقصى لمعدل العد 5.2 جيجاهرتز، ويبلغ معدل العد 1.7 جيجاهرتز عندما تنخفض كفاءة الكشف بمقدار 3 ديسيبل، ودقة عدد الفوتونات 61. ومن المتوقع أن يدعم أداء نظام الكاشف هذا تطبيقات الاتصالات بالليزر في الفضاء العميق، والاتصالات الكمومية عالية المعدل، والتجارب البصرية الكمومية الأساسية، وما إلى ذلك. وقد تم دعم العمل البحثي من قبل مؤسسة العلوم والتكنولوجيا والابتكار 2030 (STI 2030)، وحصل على جائزة من مؤسسة العلوم الوطنية في الصين.
يتم دعم العمل البحثي من قبل المشروع الرئيسي للابتكار العلمي والتكنولوجي 2030 -، والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين، وجمعية تعزيز الابتكار الشبابي التابعة للأكاديمية الصينية للعلوم، وبرنامج شنغهاي يانغفان.
بنية الجهاز (أ)، والأسلاك النانوية الفائقة التوصيل (ب)، وتغليف الجهاز (ج) ونظام التبريد (د)
