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由滑鐵盧大學(xué)量子計(jì)算研究所（IQC）的研究人員開(kāi)發(fā)的新型量子傳感器已經(jīng)證明它可以勝過(guò)現(xiàn)有技術(shù)，并有望在遠(yuǎn)程三維成像和監(jiān)測(cè)癌癥治療成功方面取得重大進(jìn)展。

這些傳感器是同類產(chǎn)品中的第一款，基于半導(dǎo)體納米線，能夠在從紫外到近紅外的無(wú)與倫比的波長(zhǎng)范圍內(nèi)檢測(cè)具有高定時(shí)分辨率，速度和效率的單個(gè)光粒子。

該技術(shù)還具有顯著改善量子通信和遙感能力的能力。

“傳感器需要非常有效地檢測(cè)光。在量子雷達(dá)，監(jiān)視和夜間操作等應(yīng)用中，很少有光線返回到設(shè)備中，”首席研究員Michael Reimer說(shuō)道，他是IQC的教員和助理教授。工程學(xué)院的電氣和計(jì)算機(jī)工程系。“在這些情況下，你希望能夠探測(cè)到每一個(gè)光子進(jìn)入�！�

Reimer實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的下一代量子傳感器速度快，效率高，可以吸收和檢測(cè)單個(gè)粒子的光，稱為光子，并在納秒內(nèi)刷新下一個(gè)。研究人員創(chuàng)建了一系列錐形納米線，將入射光子轉(zhuǎn)換為可以放大和檢測(cè)的電流。

遙感，空間高速成像，獲取遠(yuǎn)程高分辨率三維圖像，量子通信和單線態(tài)氧檢測(cè)，用于癌癥治療中的劑量監(jiān)測(cè)，這些應(yīng)用都可以從這種新的強(qiáng)大單光子檢測(cè)中受益量子傳感器提供。

由于材料的質(zhì)量，納米線的數(shù)量，摻雜分布以及納米線形狀和排列的優(yōu)化，半導(dǎo)體納米線陣列實(shí)現(xiàn)了其高速，定時(shí)分辨率和效率。該傳感器可在室溫下工作時(shí)檢測(cè)出高效率和高定時(shí)分辨率的廣譜光。Reimer強(qiáng)調(diào)，使用不同的材料可以進(jìn)一步擴(kuò)大光譜吸收范圍。

“該器件采用磷化銦（InP）納米線。例如，將材料改為銦鎵砷（InGaAs）可以進(jìn)一步擴(kuò)展帶寬，同時(shí)保持性能，”Reimer說(shuō)。“它現(xiàn)在是最先進(jìn)的，具有進(jìn)一步增強(qiáng)的潛力�！�

一旦原型采用合適的電子設(shè)備和便攜式冷卻包裝，傳感器就可以在實(shí)驗(yàn)室之外進(jìn)行測(cè)試�！熬哂羞@些功能的量子傳感器將使眾多行業(yè)和研究領(lǐng)域受益，”Reimer說(shuō)。

與埃因霍溫科技大學(xué)的研究人員合作，3月4日在Nature Nanotechnology上發(fā)表了用于高效寬帶高速單光子檢測(cè)的Tapered InP納米線陣列。這項(xiàng)研究部分得益于加拿大第一研究卓越基金的資助（ CFREF）。

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