资料来源：耶鲁大学

一个研究小组开发了一种片上光子计数装置，可以大大推动量子技术的众多应用。

Llewellyn West Jones, Jr. 电子工程、应用物理和物理学教授唐宏的实验室首次开发出了一个片上光子数量解析（PNR）探测器，它可以一次解析多达100个光子。该探测器显示了其在解析光脉冲的光子统计方面的能力。这些结果发表在《自然-光子学》上。

光子数量解析（PNR）探测器被认为是测量光的最理想技术。它们具有非常高的灵敏度，即使在极弱的光脉冲中也能分辨出光子的数量。它们对大量的量子应用至关重要，包括量子计算、量子密码学和遥感。然而，目前的光子计数设备在一次能检测多少个光子方面受到限制--通常一次只能检测一个，而且不能超过10个。

"问题是，如果你有一个以上的光子，探测器就会饱和，所以你无法知道你有多少个光子，"共同第一作者、Tang实验室的博士后Yiyu Zhou说。

不过，Tang小组的装置不仅将PNR能力提高了100，而且还将计数率提高了三个数量级。它还能在一个容易获得的温度下运行。

资料来源：耶鲁大学

正因为如此，该装置允许更广泛的应用，Tang说，"特别是在很多快速出现的量子应用中，如大规模玻色子采样、光子量子计算和量子计量"。

该设备的复杂性需要多年的设计和制造，然后还要验证其性能。

为了在他们的工作基础上更进一步，研究人员计划使该设备更小，并增加它能检测到的光子数量。这可能包括使用不同的电介质材料，将其光子数量分辨率提高到1000以上。

此外，他们希望将探测器与片上量子光源整合起来。传统的探测器被设计为与光纤连接，这可能导致信号损失。

"如果我们能把所有东西整合在一起，我们将有更低的损失，和更高的测量保真度，"唐的实验室的前博士后助理，目前是Meta公司的研究科学家程日升说。