片上光子探測器顯著推進量子技術

一組研究人員開發了一種片上光子計數設備，可以顯著推進量子技術的眾多應用。

Llewellyn West Jones，Jr.電氣工程，應用物理和物理學教授Hong Tang的實驗室首次開發了片上光子數解析（PNR）探測器，一次可以解析多達100個光子。該探測器顯示了其在分辨光脈沖的光子統計數據方面的能力。研究結果發表在Nature Photonics上。

光子數解析（PNR）探測器被認為是測量光的最需要的技術。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量。它們對于廣泛的量子應用至關重要，包括量子計算、量子密碼學和遙感。然而，目前的光子計數設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，他是唐實驗室的博士后助理。

不過，Tang Group的設備不僅將PNR能力提高了100，而且計數率提高了三個數量級。它還在易于接近的溫度下運行。

正因為如此，該設備允許更廣泛的應用，唐說，“特別是在許多快速出現的量子應用中，如大規模玻色子采樣，光子量子計算和量子計量學。

該設備的復雜性需要多年的設計和制造，然后還要驗證其性能。

為了在他們的工作基礎上，研究人員計劃使設備更小，并增加它可以檢測到的光子數量。這可能包括使用不同的介電材料將其光子數分辨率提高到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。傳統的探測器被設計為與光纖接口，這可能導致信號丟失。

唐實驗室前博士后助理、現任Meta研究科學家程日生說：“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�！�

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