摘要:许多利用单分子förster共振能量转移(SMFRET)的瓶颈是达到实验时间分辨率的可获得的光子计数速率。由于许多与当前可实现的光子计数速率几乎无法访问的生物学相关过程,因此已经付出了巨大的努力来寻找提高荧光染料的稳定性和亮度的策略。在这里,我们使用DNA纳米antennas大幅度提高了可实现的光子计数速率,并观察到两个血浆纳米颗粒之间的小体积中的快速生物分子动力学。作为概念证明,我们观察到了两个本质上无序的蛋白质的耦合折叠和结合,这些蛋白质形成了瞬态相遇的复合物,其寿命为100μs。为了测试我们方法的限制,我们还研究了短的单链DNA与互补对应物的杂交,与艺术状态相比,以左右的光子计数速率显示了17μs的过渡路径时间为17μs,这是杂志的改善。同时增加了光稳定性,从而使长达数秒钟的Megahertz荧光时间迹线。由于DNA折纸方法的模块化性质,该平台可以适应广泛的生物分子,提供了一种有前途的方法来研究以前无法观察到的不可观察的超级生物物理过程。
作为光子探测器:• 可用于从深紫外到中红外时间相关单光子计数的最高性能探测器• 在 1550 nm 处已证实的探测效率高达 98%• 时间抖动低于 3 ps• 有效的零暗计数率• 本征光子数分辨率• 阵列中最大计数率超过 1 Gcps
摘要:超导纳米线单光子探测器(SNSPD)是基于单光子库珀对破缺效应的量子极限超导光探测器,与其他同类探测器相比,具有更高的探测效率、更低的暗计数率、更高的计数率和更低的时间抖动。SNSPD在量子密钥分发、光量子计算等量子信息处理领域有着广泛的应用。本文从量子信息的角度介绍了单光子探测器的要求,以及SNSPD的原理、关键指标、最新性能研究进展等,并介绍了SNSPD在量子信息领域的代表性应用。
本文介绍了在龙骨项目框架下开发的高速近红外单光子检测器(空间量子源分布的技术开发,ESA ARTES C&G计划)。基于在Geiger模式下运行的GHz门控雪崩光电二极管,该检测器提供紧凑性,毛皮和冷却能力,无维护操作和高速单光子检测性能。这些高性能使其非常适合极低的光级检测应用,例如太空式量子通信,卫星激光范围,绕行空间碎片光学跟踪和远程激光雷达。本文详细介绍了系统的体系结构和性能指标,涵盖了量子效率,深度计数率,时间抖动,最大计数率,时间窗口宽度以及螺栓效率的概率。实质性增强。
• 高宽带检测效率(接近 1,许多 𝝀) • 超高时间精度(数十皮秒) • 超低暗计数率(< 1 cps) • 超高检测率(> 1 Gcps) • 出色的 PNR 性能
加泰罗尼亚技术大学 (UPC)、德国国家计量研究所 (PTB) 和德国联邦辐射防护局 (BfS) 在西班牙莫勒鲁萨空中场地进行的比对活动中,分析了 50 mm × 50 mm(直径 × 高度)NaI 和 38 mm × 38 mm CeBr 3 闪烁体以及安装在无人机系统 (UAS) 上的 1500 mm 3 CZT 半导体机载光谱探测器的响应。根据在 10 m 至 60 m 高度范围内进行的背景飞行中的光谱低能区计数率、人造计数率和环境剂量当量率,计算了指示存在人工放射性的判定阈值。比较了不同机载系统在不同飞行高度探测和确定 345 MBq 137 Cs 点源活度的能力。最后,机载系统展示了通过在 10 m、20 m 和 40 m 高度平行飞行来定位 137 Cs 点源的能力。
摘要:固态量子发射器 (QE) 是光子量子信息处理的基础。由于 III 族氮化物半导体中 QE 的制造工艺复杂,且在光电子、高压功率晶体管和微波放大器等领域的应用日益广泛,因此人们对开发高质量的 QE 产生了浓厚的兴趣。本文报道了在氮化铝基光子集成电路平台中生成和直接集成 QE。对于单个波导集成 QE,在连续波 (CW) 激发下,在室温下测得的芯片外计数率超过 6 × 10 4 计数/秒 (cps;饱和率 >8.6 × 10 4 cps)。在未图案化的薄膜样品中,在连续波激发下,室温下测量了 g (2) (0) ∼ 0.08 的反聚束和超过 8 × 10 5 cps(饱和率 >1 × 10 6 cps)的光子计数率。虽然自旋和详细的光线宽度测量留待将来研究,但这些结果已经表明,高质量 QE 有可能单片集成在各种 III 族氮化物器件技术中,这将带来新的量子器件机会和工业可扩展性。关键词:薄膜氮化铝、量子发射器、光子集成电路、单光子、宽带隙半导体、量子光子学 Q
在全球范围内有效分布量子态是实施量子通信协议的关键挑战。虽然通过光纤直接传输可以实现数百公里的量子密钥分发 [ 1 ],但由于光子在光纤中的传输呈指数衰减,实现真正的全球距离仍然不可能。为了解决这个问题,人们提出了卫星链路,并已证明可以在相距 1100 多公里的双方之间分发纠缠的光子对 [ 2 , 3 ]。然而,由于双光子传输为 56 到 71 dB,地面站的双光子计数率受到限制。为了解决这个问题,我们研究了在卫星中加入量子存储器,这将使速率取决于单光子传输,从而有可能将速率提高三个数量级。对于量子密钥分发,我们发现,采用最先进的量子存储器可以达到与当前卫星相同的速率 [ 2 , 3 ]。我们建议采用一种上行链路协议,要求卫星中有两个记忆量子比特,相干时间为 0.2 秒,以达到 1.1 Hz 的双光子计数率。对于纠缠分布,我们发现卫星中没有记忆的设置可以产生最高的纠缠记忆速率,与卫星中有量子记忆的方案相比,地面上所需的记忆量子比特要少两个数量级,才能达到相同的速率。
耶鲁大学,加利福尼亚大学,戴维斯大学和联合成像医疗保健的合作成功地开发了神经脱落者,这是一家专门的人脑宠物成像仪,具有高空间分辨率,高灵敏度和内置的3维相机,用于无标记的无效运动跟踪。它具有较高的相互作用和交流时间的分辨率,以及52.4厘米的横向视野(FOV)和扩展的轴向FOV(49.5厘米),以增强灵敏度。在这里,我们介绍了神经解释器的身体表征,性能评估和第一个人类图像。方法:对空间分辨率,灵敏度,计数率性能,能量和时序的测量以及图像质量进行了遵守国家电子制造商协会(NEMA)NU 2-2018标准。通过对Hoffman 3维脑幻影和迷你Derenzo phanmom的成像研究来证明该系统的性能。提出了来自健康志愿者的最初18个F-FDG图像。结果:通过过滤后的反射重建,径向和tan量的空间分辨率(最大宽度为一半)平均为1.64、2.06和2.51mm,轴向分辨率为2.73、2.89,2.89和2.93 mm的径向偏移量为1、10和20cm,相应的距离。平均交流分辨率为236 PS,能量分辨率为10.5%。NEMA敏感性分别为46.0和47.6 kCPS/MBQ,分别为10 cm偏移。在FOV中心达到了11.8%的敏感性。在58.0 kBQ/mL时,峰值噪声等效率为1.31 mcps,在5.3 kbq/mL时的散射分数为36.5%。峰值噪声当量计数率在峰值等效率下的最大计数率少于5%。在3次迭代时,NEMA图像质量对比度恢复系数从74.5%(10毫米球)到92.6%(37毫米球)不等,背景可变性在4.0:1的对比度为3.1%至1.4%。一个例子人脑18 F-FDG图像表现出很高的分辨率,在皮质和皮层结构中捕获了复杂的细节。结论:神经塑料提供了高灵敏度和高空间分辨率。具有长的轴向长度,它还可以实现高质量的脊髓成像和颈动脉的图像衍生的输入功能。这些绩效增强能力将大大扩大人脑宠物范式,方案的范围,从而扩大临床研究应用。