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能够探测可见光中单个光子的传感器已成为从成像暗淡星系到量子计算和 DNA 测序等应用的必备品。美国国家标准与技术研究所的研究人员

来源:美国国家标准与技术研究院__计量学信息

能够探测可见光中单个光子的传感器已成为从成像暗淡星系到量子计算和 DNA 测序等各种应用的必备器件。美国国家标准与技术研究所 (NIST) 的研究人员现在设计了一种更简单、可能更准确的系统,可以从大量最灵敏的单光子探测器中读取测量值。

成像暗淡星系

这些探测器由 NIST 开发和完善,被称为过渡边缘传感器 (TES),由一层微小的金属薄膜组成,其温度恰好处于超导(对电流的阻力为零)和正常电阻之间的过渡边缘。当辐射照射到单个 TES 探测器时,它会升高温度并增加 TES 的电阻,从而记录为电流的变化。单个光子携带的能量越多,信号就越大。

过渡边缘传感器 (TES)

电流变化非常小,必须通过特殊的读出系统进行放大。通常,研究人员使用超导量子干涉装置 (SQUID),将来自 TES 的微小电流转换为放大的磁信号。

(左) KICS 设备由连接到超导开关的谐振超导电感器组成。当开关保持在其临界温度以上时,施加的直流电流会通过电感器。 (中) 当开关冷却下来时,它会变成超导,将持续电流 (IP) 捕获在超导环路中,即使在施加的直流电流被移除后,该电流仍会继续循环。 (右) 该设备现在对通过连接的过渡边缘传感器 (TES) 的电流 (ITES) 的变化高度敏感。当光子被 TES 吸收时,会导致电流瞬间移动,从而改变设备的谐振频率并产生可检测的脉冲。来源:S. Kelley/NIST
P TES

来源:S. Kelley/NIST