Hiljuti töötas Hiina Teaduste Akadeemia (CAS) Shanghai Mikrosüsteemide ja Infotehnoloogia Instituudi (SIIT) meeskond Hao Li ja Lixing You välja ülikiire fotonite arvuga lahutatava optilise kvantdetektori, millel on maksimaalne loenduskiirus. 5 GHz ja footonite arvu eraldusvõime 61, kasutades sandwich-struktuuriga ülijuhtivaid nanojuhtmeid ja mitut paralleelselt töötavat juhet. Seotud uurimistulemused avaldati veebis Photonics Researchis pealkirja all Superconducting single footondetektor kiirusega 5 GHz ja footonite arvu eraldusvõimega 61 ning valiti toimetaja valikuks.
Viimastel aastatel on ülijuhtivaid nanojuhtmest ühefootonidetektoreid laialdaselt kasutatud kvantkommunikatsioonis, optilises kvantarvutuses ja kvantmehaaniliste põhimõtete kontrollimises tänu nende suurele efektiivsusele, madalale pimeduse loenduskiirusele ja suurepärasele ajaeraldusvõimele.
Meeskond töötas välja ülijuhtivate detektorite integreeritud süsteemi, millel on kõrge efektiivsus, ülikiire ja kõrge footonite arvu eraldusvõime. Andurisüsteemi kerguse ja töökindluse tagamiseks on projekti raames ehitatud GM minijahutipõhine jahutuse integreeritud süsteem. Süsteem toetab 64 elektrikanalit ja töötab minimaalsel temperatuuril 2,3 K. Detektorkiip integreerib hajutatud Braggi reflektoril 64 ülijuhtivat nanotraati, mis parandab nii footonite neeldumiskiirust kui ka tuvastamiskiirust. Pärast iseloomustamist on nanojuhtme ettevalmistamise saagis 61/64, süsteemi tuvastamise efektiivsus ulatub 1550 nm juures 90%-ni, maksimaalne loendussagedus on 5,2 GHz ja loenduskiirus on 1,7 GHz, kui tuvastamise efektiivsus väheneb 3 dB võrra ja footonite arvu eraldusvõime on 61. Selle detektorisüsteemi jõudlus peaks toetama süvakosmose laserkommunikatsiooni, suure kiirusega kvantkommunikatsiooni ja põhiliste kvantoptiliste katsete jne rakendusi. Uurimistööd on toetanud teaduse ja tehnoloogia valdkond. Innovation 2030 (STI 2030) ja selle on pälvinud Hiina riiklik teadusfond.
Uurimistööd toetavad teaduse ja tehnoloogia innovatsiooni 2030 - suurprojekt, Hiina riiklik loodusteaduste sihtasutus, Hiina teaduste akadeemia noorte innovatsiooni edendamise ühendus ja Shanghai Yangfani programm.
Seadme struktuur (a), ülijuhtivad nanojuhtmed (b), seadme pakend (c) ja jahutussüsteem (d)
