Zhvillimi i suksesshëm i detektorit të parë të fotonit me shirit të gjerë superpërcjellës në botë
Studiuesit nga Instituti Kombëtar i Teknologjisë së Informacionit dhe Komunikimit kanë shpikur një strukturë të re në një detektor fotonish me shirit superpërçues që mundëson zbulimin shumë efikas të fotoneve edhe me një rrip të gjerë, dhe ia dolën të zhvillojnë detektorin e parë të fotonit me shirit të gjerë superpërcjellës (SWSPD).
Gjerësia e shiritit të detektorit është mbi 200 herë më e gjerë se ajo e Detektorëve Foton NanoStrip Superpërcjellës (SNSPDs). Kjo teknologji mund të ndihmojë në zgjidhjen e problemeve të produktivitetit të ulët dhe varësisë nga polarizimi që ekzistojnë në SNSPD-të konvencionale. SWSPD e re pritet të aplikohet në teknologji të ndryshme të avancuara si komunikimi i informacionit kuantik dhe kompjuterët kuantikë, duke mundësuar zbatimin e hershëm social të këtyre teknologjive të avancuara.
Puna është publikuar në revistën Optica Quantum .
Teknologjia e zbulimit të fotonit është një teknologji thelbësore strategjike për të sjellë një risi në një gamë të gjerë fushash të teknologjisë së avancuar, duke përfshirë komunikimin e informacionit kuantik dhe llogaritjen kuantike, të cilat aktualisht po kalojnë kërkime dhe zhvillim intensiv në shkallë globale, si dhe vëzhgimin fluoreshent të qelizave të gjalla. komunikimi optik në hapësirën e thellë , sensori me lazer dhe më shumë.
Ekipi i kërkimit NICT ka zhvilluar një SNSPD me një gjerësi shiriti 100 nm ose më pak. Ata kanë arritur me sukses performancë të lartë duke tejkaluar detektorët e tjerë të fotoneve dhe kanë demonstruar dobinë e tij duke e aplikuar atë në teknologjinë kuantike të komunikimit të informacionit. Megjithatë, fabrikimi i SNSPD-ve kërkon formimin e strukturave nanostrip duke përdorur teknologji të avancuar të nanofabrikimit, e cila shkakton ndryshime në performancën e detektorit dhe pengon përmirësimin e produktivitetit. Përveç kësaj, prania e varësisë së polarizimit për shkak të strukturës gjarpëruese të nanostripeve superpërcjellëse ka kufizuar gjithashtu gamën e aplikimit si një detektor fotoni.
Në këtë punë, NICT shpiku një strukturë të re të quajtur “Struktura e Bankës së Rrymës Kritike të Lartë (HCCB)” që mundëson zbulimin shumë efikas të fotonit edhe nëse gjerësia e shiritit zgjerohet në detektorin e fotonit të shiritit superpërçues dhe arriti të zhvillojë një SWSPD me gjerësi prej 20 mikrometra—mbi 200 herë më i gjerë se detektori konvencional i fotonit me nanostrip—dhe ka arritur funksionim me performancë të lartë për herë të parë në botë.
Lloji i nanoshiritit i zhvilluar nga NICT kërkonte formimin e nanoshiritave superpërçues jashtëzakonisht të gjatë me një gjerësi shiriti prej 100 nm ose më pak në një formë gjarpëruese. Lloji i shiritit të gjerë tani mund të formohet vetëm me shirit të vetëm të shkurtër të drejtë superpërçues.
Ky SWSPD nuk kërkon teknologji nanofabrikimi dhe mund të fabrikohet nga teknologjia fotolitografike me qëllime të përgjithshme shumë produktive. Për më tepër, duke qenë se gjerësia e shiritit është më e gjerë se pika e dritës rënëse e rrezatuar nga fibra optike, është e mundur të eliminohet varësia e polarizimit që shihet në detektorin e tipit nanoshirit.
Si rezultat i vlerësimit të performancës së këtij detektori , efikasiteti i zbulimit në brezin e gjatësisë valore të telekomunikacionit (λ=1,550 nm) është matur 78%, që është e krahasueshme me 81% të llojit të nanoshiritit. Për më tepër, nervozizmi i kohës tregoi vlera numerike më të mira se lloji i nanostrip.
Kjo arritje mundëson fabrikimin e detektorëve të fotoneve me produktivitet më të lartë dhe performancë dhe veçori superiore në krahasim me llojin e nanostrip-it që është pozicionuar si një teknologji e domosdoshme për zbulimin e fotoneve në fusha të teknologjisë së avancuar si komunikimi i informacionit kuantik. Një teknologji e tillë pritet të zbatohet në teknologji të ndryshme komunikimi të informacionit kuantik dhe të jetë një teknologji bazë e rëndësishme për realizimin e kompjuterëve kuantikë të rrjetëzuar të promovuar në JST Moonshot Goal 6.
Në të ardhmen, ekipi do të eksplorojë më tej strukturën HCCB në SWSPD, për të zbuluar fotone me efikasitet të lartë jo vetëm në brezin e gjatësisë së valës së telekomunikacionit, por edhe në një brez të gjerë vale nga e dukshme në infra të kuqe të mesme. Për më tepër, ata do të provojnë gjithashtu zgjerimin e mëtejshëm të madhësisë së zonës së marrjes së fotonit për zgjerimin e aplikacioneve të tilla si teknologjia e komunikimit optik në hapësirën e thellë, sensori me lazer, vëzhgimi i qelizave të drejtpërdrejta dhe më shumë.