一組研究人員開發(fā)了一種片上光子計數(shù)設(shè)備，可以顯著推進(jìn)量子技術(shù)的眾多應(yīng)用。

Llewellyn West Jones，Jr.電氣工程，應(yīng)用物理和物理學(xué)教授Hong Tang的實(shí)驗(yàn)室首次開發(fā)了片上光子數(shù)解析（PNR）探測器，一次可以解析多達(dá)100個光子。該探測器顯示了其在分辨光脈沖的光子統(tǒng)計數(shù)據(jù)方面的能力。研究結(jié)果發(fā)表在Nature Photonics上。

光子數(shù)解析（PNR）探測器被認(rèn)為是測量光的最需要的技術(shù)。憑借非常高的靈敏度，即使在極弱的光脈沖中，它們也可以分辨光子的數(shù)量。它們對于廣泛的量子應(yīng)用至關(guān)重要，包括量子計算、量子密碼學(xué)和遙感。然而，目前的光子計數(shù)設(shè)備在一次可以檢測到多少光子方面受到限制 - 通常一次只能檢測到一個，并且不超過10個。

“問題是，如果你有多個探測器，探測器就會飽和，所以你無法判斷你有多少光子，”共同主要作者Yiyu Zhou說，他是唐實(shí)驗(yàn)室的博士后助理。

不過，Tang Group的設(shè)備不僅將PNR能力提高了100，而且計數(shù)率提高了三個數(shù)量級。它還在易于接近的溫度下運(yùn)行。

正因?yàn)槿绱耍�該設(shè)備允許更廣泛的應(yīng)用，唐說，“特別是在許多快速出現(xiàn)的量子應(yīng)用中，如大規(guī)模玻色子采樣，光子量子計算和量子計量學(xué)。

該設(shè)備的復(fù)雜性需要多年的設(shè)計和制造，然后還要驗(yàn)證其性能。

為了在他們的工作基礎(chǔ)上，研究人員計劃使設(shè)備更小，并增加它可以檢測到的光子數(shù)量。這可能包括使用不同的介電材料將其光子數(shù)分辨率提高到1000以上。

此外，他們希望將探測器與片上量子光源集成在一起。傳統(tǒng)的探測器被設(shè)計為與光纖接口，這可能導(dǎo)致信號丟失。

唐實(shí)驗(yàn)室前博士后助理、現(xiàn)任Meta研究科學(xué)家程日生說：“如果我們能把所有東西整合在一起，我們的損耗就會更低，測量保真度也會更高�！�

相關(guān)鏈接：https://phys.org/news/2023-01-photon-detector-advance-quantum-technology.html