Recientemente, el equipo de Hao Li y Lixing You del Instituto de Microsistemas y Tecnología de la Información de Shanghái (SIIT) de la Academia de Ciencias de China (CAS) desarrolló un detector cuántico óptico de ultraalta velocidad con resolución de conteo de fotones con una tasa de conteo máxima de 5 GHz y una resolución de conteo de fotones de 61 utilizando nanocables superconductores con estructura tipo sándwich y múltiples cables que funcionan en paralelo. Los resultados de la investigación relacionada se publicaron en línea en Photonics Research con el título Detector superconductor de un solo fotón con velocidad de 5 GHz y resolución de conteo de fotones de 61, y fueron seleccionados como Elección del Editor.
En los últimos años, los detectores de fotón único de nanocables superconductores se han utilizado ampliamente en la comunicación cuántica, la computación cuántica óptica y la verificación de los principios mecánicos cuánticos debido a su alta eficiencia, baja tasa de conteo oscuro y excelente resolución temporal.
El equipo desarrolló un sistema integrado de detectores superconductores de alta eficiencia, velocidad ultraalta y alta resolución de recuento de fotones. Para garantizar la ligereza y la fiabilidad del sistema detector, el proyecto ha construido un sistema integrado de refrigeración basado en un mini-refrigerador GM. El sistema admite 64 canales eléctricos y funciona a una temperatura mínima de 2,3 K. El chip detector integra 64 nanocables superconductores en un reflector Bragg distribuido, lo que mejora tanto la tasa de absorción de fotones como la velocidad de detección. Después de la caracterización, el rendimiento de preparación de nanocables es 61/64, la eficiencia de detección del sistema alcanza el 90% a 1550 nm, la tasa de conteo máxima es de 5,2 GHz y la tasa de conteo es de 1,7 GHz cuando la eficiencia de detección disminuye en 3 dB, y la resolución del número de fotones es 61. Se espera que el rendimiento de este sistema detector respalde las aplicaciones de comunicación láser de espacio profundo, comunicación cuántica de alta velocidad y experimentos ópticos cuánticos básicos, etc. El trabajo de investigación ha sido apoyado por Innovación en Ciencia y Tecnología 2030 (STI 2030) y ha sido premiado por la Fundación Nacional de Ciencias de China.
El trabajo de investigación cuenta con el apoyo del Proyecto Principal de Innovación en Ciencia y Tecnología 2030 -, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, la Asociación de Promoción de la Innovación Juvenil de la Academia de Ciencias de China y el Programa Yangfan de Shanghai.
Estructura del dispositivo (a), nanocables superconductores (b), empaquetado del dispositivo (c) y sistema de enfriamiento (d)
