Ερευνητές στο Εθνικό Ινστιτούτο Προηγμένης Βιομηχανικής Επιστήμης και Τεχνολογίας AIST στην Ιαπωνία παρατήρησαν άμεσα κβαντικά μαγνητικής ροής που παράγονται σε υπεραγωγό μέσω της απορρόφησης φωτονίων, προτείνοντας μια καινοτόμο αρχή ανίχνευσης.
Η ακριβής καταμέτρηση μεμονωμένων φωτονίων αποτελεί κρίσιμη τεχνολογία για την ανάπτυξη προηγμένων φωτονικών κβαντικών υπολογιστών και συστημάτων κβαντικής επικοινωνίας υψηλής ασφάλειας.
Ωστόσο, οι υφιστάμενες τεχνολογίες αντιμετωπίζουν έναν σοβαρό τεχνικό περιορισμό και συγκεκριμένα έναν διαρκή συμβιβασμό μεταξύ της υψηλής ανάλυσης αριθμού φωτονίων και της ταχύτητας λειτουργίας. Οι συμβατικοί αισθητήρες βασίζονται στη μέτρηση της θερμικής ενέργειας, γεγονός που απαιτεί σημαντικό χρόνο ψύξης και περιορίζει την ταχύτητα, ενώ οι ταχύτατοι υπεραγώγιμοι ανιχνευτές νανονημάτων αδυνατούν από μόνη τους να προσδιορίσουν την ακριβή ενέργεια ή τον αριθμό των προσπίπτωντων φωτονίων.
Δυναμική της υπεραγώγιμης φάσης και μελλοντικές προοπτικές
Όταν ένα φωτόνιο απορροφάται από υπεραγώγιμο υλικό, η κλίση της υπεραγώγιμης φάσης γίνεται ασταθής, με αποτέλεσμα τη δημιουργία ζευγών κβαντικών μαγνητικής ροής.
Καθώς αυτά τα κβαντικά διασχίζουν τον υπεραγωγό, προκαλούν φαινόμενα ολίσθησης φάσης που παράγουν ένα σαφές κβαντισμένο σήμα τάσης μέσω του φαινομένου Josephson.
Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές μεθόδους που αναμένουν την επίτευξη θερμικής ισορροπίας, η νέα τεχνική αξιοποιεί απευθείας τη δυναμική της υπεραγώγιμης φάσης αμέσως μετά την απορρόφηση του φωτός. Η απουσία ανάγκης αναμονής για θερμική απόκριση οδηγεί σε τεχνολογία μέτρησης εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας, ανοίγοντας νέους δρόμους για την πρακτική ενσωμάτωση των φωτονικών κβαντικών συστημάτων σε ευρεία κλίμακα.
