Китайские ученые разработали систему из 100 сверхпроводящих детекторов одиночных фотонов. Она позволяет одновременно регистрировать частицы света по множеству независимых каналов и может стать одним из элементов будущих масштабных квантовых сетей.
Детекторы одиночных фотонов улавливают крайне слабые световые сигналы, вплоть до отдельных фотонов. Такие устройства необходимы для квантовой связи, квантовых вычислений и других технологий, в которых информация передается или обрабатывается с использованием квантовых свойств света.
До недавнего времени системы подобного класса обычно поддерживали до 32 каналов. При увеличении их числа возникает техническая проблема: большое количество соединительных кабелей переносит тепло внутрь криогенной установки, где детекторы должны работать при очень низкой температуре. Это усложняет охлаждение и увеличивает размеры системы.
Китайская команда предложила конструкцию с высокоплотными многожильными линиями передачи сигналов. Она позволяет подключить 100 детекторов и поддерживать их независимую настройку и считывание показаний. Система стабильно работала при температуре ниже 2,1 кельвина — примерно −271 °C.
Ученые также проверили возможности разработки в экспериментальной сети квантового распределения запутанности между пятью пользователями. В ней сформировали десять парных квантовых соединений. Во всех десяти каналах видимость интерференции превысила 90%, что подтвердило возможность параллельной работы системы в многопользовательской сети.
Увеличение числа каналов и упрощение подключения детекторов помогают решить одну из технических задач масштабирования квантовых коммуникаций. В перспективе подобные системы могут применяться также в квантовых вычислениях, лазерной связи с космическими аппаратами и высокочувствительной оптической съемке.
Читайте также: Квантовый компьютер впервые заработал на орбите Земли