Лейденский университет: сигналы нанопроволочного детектора различают один, два и три фотона
Физики Лейденского университета различили один, два и три и более фотонов в записанных сигналах сверхпроводящего детектора. Это шаг к оптическим квантовым компьютерам.
Физик Эрик Баалберген 3 ноября 2026 года защитил в Лейденском университете докторскую диссертацию «Photon-Number Resolution with Superconducting Nanowires». По данным universiteitleiden.nl, он с коллегами разработал методику, которая различает один, два и три (или более) фотона по сигналам сверхпроводящих нанопроволочных детекторов universiteitleiden.nl
universiteitleiden.nluniversiteitleiden.nlОткрыть источник ↗. До сих пор такие детекторы могли определить лишь, есть ли частицы света или нет.
Как детектор считает фотоны
Сверхпроводящая нанопроволока при очень низких температурах не имеет электрического сопротивления. Когда в неё попадает фотон, меняется её электрическое состояние и возникает измеримый сигнал. Баалберген, физик-теоретик Ильсе Кёйф и магистрант Ларс Сельденхёйс смотрели не только на амплитуду сигнала, но и на то, как он меняется во времени. Это позволило точнее определять, сколько фотонов зарегистрировал детектор. Метод предъявляет сравнительно небольшие требования к считывающей электронике.
В экспериментах коммерческий нанопроволочный детектор охлаждали до двух кельвинов и записали два миллиона кривых напряжения при разной интенсивности света. Обработка работала с частотой дискретизации пять миллиардов точек в секунду и аналоговой полосой три гигагерца. Авторы сообщают о мере разделимости 0,81 для одного и двух фотонов и 0,73 для двух и трёх и более, где единица означает полное разделение, а ноль — полное перекрытие. Это не доля верных ответов. Распределения перекрываются, поэтому точное число определяется не для каждого события однозначно, а точность ограничивал временной джиттер сигналов.
Роль в оптическом квантовом компьютере
Оптический квантовый компьютер выполняет вычисления с помощью фотонов, поэтому ему нужен детектор, способный точно сосчитать, сколько их прошло universiteitleiden.nl
universiteitleiden.nluniversiteitleiden.nlОткрыть источник ↗. По словам Баалбергена, почти все компоненты такой машины работают при комнатной температуре, и большая система охлаждения почти до абсолютного нуля не требуется.
Баалберген сотрудничал с QuiX Quantum, которая летом 2026 года представила первый работающий прототип своего оптического квантового компьютера. Он ожидает, что подобный детектор появится в следующем поколении этой машины. Детектор ещё нуждается в доработке, а испытания проводились на записанных сигналах напряжения, а не на полностью интегрированном счётчике фотонов реального времени. Работа опубликована в APS Open Science; научные руководители — Михил де Дод и Мартин ван Экстер.
