滑鐵盧大學(xué)量子計(jì)算研究所（IQC）研究人員開(kāi)發(fā)的新型量子傳感器證明，它的性能可以超越現(xiàn)有技術(shù)，并有望在遠(yuǎn)程3D成像和監(jiān)測(cè)癌癥治療成功方面取得重大進(jìn)展。

所述傳感器是第一他們的種，并且基于半導(dǎo)體納米線，可以檢測(cè)在一個(gè)無(wú)與倫比的具有高時(shí)間分辨率，速度和效率的光的單個(gè)顆粒的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，從紫外到近紅外。

該技術(shù)還具有顯著提高量子通信和遙感能力的能力。

IQC教授兼該實(shí)驗(yàn)室的助理教授邁克爾·雷默（Michael Reimer）表示：“傳感器必須能夠非常有效地檢測(cè)光線。在量子雷達(dá)，監(jiān)視和夜間運(yùn)行等應(yīng)用中，幾乎沒(méi)有光粒子會(huì)返回設(shè)備�！惫�學(xué)院電氣和計(jì)算機(jī)工程系�！霸谶@些情況下，您希望能夠檢測(cè)到每個(gè)進(jìn)入的光子。”

Reimer實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的下一代量子傳感器是如此之快和高效，以至于它可以吸收和檢測(cè)單個(gè)光子（稱(chēng)為光子），并在納秒內(nèi)刷新下一個(gè)光子。研究人員創(chuàng)建了一個(gè)錐形納米線陣列，該陣列將入射的光子轉(zhuǎn)換成可以放大和檢測(cè)的電流。

遙感，從太空進(jìn)行高速成像，獲取遠(yuǎn)距離高分辨率3D圖像，量子通信和單線態(tài)氧檢測(cè)以監(jiān)測(cè)癌癥治療中的劑量，所有這些應(yīng)用都可以從這種新型的強(qiáng)大單光子檢測(cè)中受益量子傳感器提供。

半導(dǎo)體納米線陣列由于其材料的質(zhì)量，納米線的數(shù)量，摻雜輪廓以及納米線形狀和排列的優(yōu)化而達(dá)到了高速，定時(shí)分辨率和效率。在室溫下運(yùn)行時(shí)，該傳感器可高效，高定時(shí)分辨率地檢測(cè)廣譜光。Reimer強(qiáng)調(diào)說(shuō)，使用不同的材料可以進(jìn)一步擴(kuò)大光譜吸收范圍。

Reimer說(shuō)：“該設(shè)備使用磷化銦（InP）納米線。例如，將材料更改為砷化銦鎵（InGaAs）可以在保持性能的同時(shí)將帶寬進(jìn)一步擴(kuò)展到電信波長(zhǎng)�！� “這是目前最先進(jìn)的技術(shù)，具有進(jìn)一步增強(qiáng)的潛力。”

一旦原型包裝正確的電子設(shè)備和便攜式冷卻裝置，傳感器就可以在實(shí)驗(yàn)室外進(jìn)行測(cè)試了。Reimer說(shuō)：“具有這些功能的量子傳感器將使廣泛的行業(yè)和研究領(lǐng)域受益�！�

與埃因霍溫科技大學(xué)的研究人員合作，用于高效寬帶高速單光子檢測(cè)的Tapered InP納米線陣列于3月4日發(fā)表在《自然納米技術(shù)》上。這項(xiàng)研究的完成部分歸功于加拿大第一研究卓越基金會(huì)（Canada First Research Excellence Fund（ CFREF）。