研究人员开辟了一种新型探测器，能够以很是高的速度切确丈量单光子。这类新装备有助在实现高速量子通讯。  量子通讯利用单光子程度的光来发送编码的量子消息，如量子密钥分派中的加密密钥。因为物理定律的具有，以这类体例传输的数据能够包管平安。以更快的速度发送消息需要一个单光子探测器，它不但能够快速检测到光子，还能够切确丈量它们的达到时候。     在Optica出书团体的高影响力研究杂志《Optica》上，由美国宇航局喷气推动尝试室的Matthew D. Shaw带领的研究人员描写并展现了他们用在丈量光子达到时候的新探测器，他们称之为PEACOQ（用在计较光量子的机能加强阵列）探测器。  "我们的新探测器是由硅芯片上的32个氮化铌超导纳米线构成的，它能够实现高精度的高计数率，"研究小构成员、博士后学者Ioana Craiciu说。"该探测器的设想斟酌到了量子通讯，由于这是一个一向受限在现有探测器机能的手艺范畴。"  

研究小组担任人Matthew Shaw查抄了安装在低温箱内的PEACOQ探测器，以便进行测试。 该探测器是作为美国宇航局项目标一部门而开辟的，该项目旨在实现空间到地面的量子通讯新手艺，从而在将来实现跨洲际距离的量子消息同享。这项工作成立在为美国宇航局深空光通讯项目开辟的手艺根本上，该项目将初次展现来自行星际空间的自在空间光通讯。 Craiciu说："今朝还没有另外一个探测器可以或许以一样的时候分辩率如斯快速地计较单光子。我们晓得这个探测器将对量子通讯有效，但我们也但愿它能实现我们还没有斟酌的其他利用。"  

更快的量子通讯

加速量子通讯传输速度需要在领受端有一个探测器，它能够进行快速丈量，并表示出较短的死机时候，如许它便可以与达到的高速度光子对抗。探测器还必需切确丈量光子的达到时候。 Craiciu说："虽然有一些探测器能够高精度地丈量光子的达到时候，但当光子快速持续达到时，它们很难跟上，可能会错过一些光子，或把它们的达到时候弄错，我们设想的PEACOQ探测器能够切确丈量单个光子的达到时候，即便它们正以很高的速度撞击探测器。它也是高效的，它不会错过很多光子。" 

PEACOQ探测器是由厚度仅为7.5纳米的纳米线制成的，或比人的头发薄约1万倍。在很是冷的温度下操作它--年夜约1开尔文，或-458°F--使纳米线变得超导，这意味着它们没有电阻。在超导前提下，任何击中一根导线的光�����APP子都有很年夜机遇被该导线接收。任何被接收的光子城市发生一个热门，以一种可检测的体例增添电线的电阻。一台计较机和一个时数转换器被用来记实电阻转变的时候，从而记实一个光子达到探测器的时候。

当探测器丈量一个光子时，它输出一个电脉冲，而时候-数字转换器很是切确地丈量这个电脉冲的达到时候，其分辩率低在100皮秒，或比弹指一挥间快7000万倍。新开辟的一种新的时候-数字转换器能够用这类时候分辩率同时丈量多达128个通道，这很主要，由于探测器需要32个通道。   为了展现新的探测器，研究人员经由过程将其安装在一个低温箱中将其冷却到1开尔文。他们利用了一个定制的测试装配，将光送入低温箱到检测器，并利用连续串的电子装配将检测器的输出旌旗灯号从低温箱中传输出来，将其放年夜并记实。因为有32根纳米线，研究人员不能不利用32套每一个组件，包罗32根电缆和32个每品种型的放年夜器。

史无前例的计数能力

"我们对检测器的工作环境很是满足，"Craiciu说。"它可以或许丈量光子的速度是我们所见过的最高的。它需要一个复杂的设置，由于32个纳米线中的每个都要零丁读出，但对你真正需要以高速度和高精度丈量光子的利用来讲，它是值得麻烦的。"  

凡是环境下，正在传输的量子消息被设置为一个时钟，每条消息被编码为一个光子，并在一个刻度上发送。能多切确地丈量光子达到领受器的时候，决议了抵达距离能有多近而不犯错，是以它决议了能多快地发送消息。新的检测器使得以最早进的10GHz的时钟频次进行量子通讯变得切实可行。

研究人员仍在尽力对PEACOQ探测器进行改良，今朝该探测器的效力约为80%——这意味着有20%的光子撞上探测器后没有被丈量。他们还打算建筑一个可用在量子通讯尝试的便携式领受器装配。它将包括几个PEACOQ探测器和光学器件、读出电子器件和一个低温恒温器。

编纂：黄飞