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NIST研究人员放大量子技术以帮助探测微弱光子
我们的日常生活充满了光子，它是光的量子构建模块。对于尖端技术，从量子计算到深层组织成像，检测每一个光子都很重要。 “光子携带信息，”克里斯汀·帕祖霍夫斯基 (Kristen Parzuchowski) 说道
来源:美国国家标准技术研究所在这幅插图中，光子击中一条超导导线，扰乱了电流并记录了一个电脉冲。每个脉冲都告诉研究人员关于击中探测器的光的信息，这对于生物医学成像和天文学等应用非常有用。
图片来源：Natasha Hanacek/NIST
我们的日常生活充斥着光子，即光的量子构建块。对于从量子计算到深层组织成像的前沿技术，检测每一个光子都至关重要。
“光子携带信息，”美国国家标准与技术研究院（NIST）的博士后研究员Kristen Parzuchowski说。“每当光子进入你的测量系统，你需要能够检测到它。”
光子可以在量子网络或深空通信链路中传输数据。捕获和分析光子使科学家能够构建生物医学图像并搜索宇宙中的暗物质。
超导纳米线单光子探测器（SNSPDs）是所有这些应用中捕获光子的最佳方式。顾名思义，它们利用超导现象（电流无电阻流动）来检测单个光子。单个光粒子在电流中产生微小波动，扰乱超导性并触发可测量的电信号。NIST多年来大幅改进了这些设备，使它们能够检测到98%的入射光子。
然而，SNSPDs仍然有一些缺点。它们通常需要高度专业化的纳米级制造技术。最重要的是，超导探测器的边缘限制了探测器的性能。已知能承载更多电流的探测器性能更好，但制造缺陷限制了最大电流。
“通常，每个人都致力于制造越来越细的导线，这使得制造越来越具有挑战性，”Parzuchowski说。
我们如何解决这个问题？给它装上导轨。