一个更好的光子探测器来推进量子技术

一组研究人员开发了一种片上光子计数设备，可以显着推进量子技术的众多应用。

LlewellynWestJones,Jr.电气工程、应用物理学和物理学教授HongTang的实验室开发了第一个片上光子数分辨(PNR)探测器，该探测器可以分辨多达100个光子一个时间。该检测器显示了它在解析光脉冲的光子统计方面的能力。结果发表在NaturePhotonics上。

光子数分辨(PNR)探测器被认为是最理想的光测量技术。凭借非常高的灵敏度，即使在极弱的光脉冲中，它们也能分辨出光子的数量。它们对于广泛的量子应用至关重要，包括量子计算、量子密码学和遥感。然而，目前的光子计数设备一次可以检测到的光子数量有限——通常一次只能检测一个，而且不超过10个。

“问题是，如果你有多个，检测器就会饱和，所以你无法判断你有多少光子，”唐实验室的博士后研究员、共同主要作者YiyuZhou说。

而唐组的设备，不仅将PNR能力提升了100，而且在计数率上也提升了三个数量级。它还可以在易于访问的温度下运行。

因此，该设备允许更广泛的应用，Tang说，“特别是在许多快速出现的量子应用中，例如大规模玻色子采样、光子量子计算和量子计量学。”

该设备的复杂性需要多年的设计和制造，然后还要验证其性能。

在他们的工作基础上，研究人员计划使设备更小并增加它可以检测到的光子数量。这可能包括使用不同的介电材料将其光子数分辨率提高到1,000以上。

此外，他们希望将探测器与片上量子光源集成在一起。传统检测器设计为与光纤接口，这会导致信号丢失。

“如果我们能够将所有东西整合在一起，我们就会有更低的损失和更高的测量保真度，”Tang实验室的前博士后研究员、目前是Meta的研究科学家RishengCheng说。