Ученые НИТУ МИСИС вместе с коллегами разработали сверхчувствительный детектор, способный фиксировать единичные фотоны с эффективностью вплоть до 98%. Устройство имеет потенциал для значительного продвижения в сфере квантовых вычислений и защищенных коммуникаций. Его также можно использовать в астрономических исследованиях и медицинской диагностике, говорится на сайте учебного заведения.
Разработанные в России сверхпроводниковые однофотонные детекторы признаны важнейшим компонентом квантовых технологий. Благодаря своим уникальным характеристикам — высочайшей чувствительности, быстродействию и минимальной частоте ложных сигналов — они обеспечивают эффективное распознавание отдельных световых частиц. Тем не менее традиционный подход к изготовлению таких детекторов сталкивается с серьезными проблемами. Для формирования сверхпроводящего слоя требуется обработка при высоких температурах (600−800°C), что затрудняет крупномасштабное производство и интеграцию с перспективными фотонными материалами, такими как арсенид галлия (GaAs) и тонкопленочный ниобат лития (LNOI).
Теперь отечественные специалисты впервые доказали, что детекторы, изготовленные из сплава молибдена и рения (MoRe), способны успешно функционировать как в однофотонном, так и в многофотонном режиме в спектре от видимых до ближних инфракрасных волн. Важнейшим достижением стало успешное выращивание таких детекторов непосредственно на неровной поверхности пьезоэлектрического материала — ниобата лития, что ранее считалось невозможным.
Новый детектор продемонстрировал выдающиеся показатели эффективности обнаружения фотонов: до 98% при длине волны освещения 780 нм и около 73,5% при волне 1550 нм, что соответствует основным рабочим диапазонам фотонных микросхем. Устройство работает при сравнительно высокой температуре, превышающей обычные значения для аналогичных аморфных сверхпроводников. При этом оно сохраняет характеристики, близкие к лучшим поликристаллическим аналогам. Эти качества выделяют его как перспективный элемент будущих фотонных квантовых процессоров и коммуникационных систем.
Ранее мы рассказали про задачу, с решением которой не справятся даже квантовые компьютеры.
