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Observan directamente vórtices superconductores inducidos por fotones: una nueva forma de contarlos
Investigadores del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada de Japón observaron directamente el movimiento de vórtices y antivórtices que se producen cuando los fotones son absorbidos por una película superconductora que fluye corriente utilizando señales de voltaje cuantificadas. Un experimento mostró un nuevo principio de detección que puede distinguir la cantidad de fotones leyendo la cantidad de eventos que ocurren para cada fotón.
Esto no significa que se hayan completado los detectores de fotones comerciales o los ordenadores cuánticos tolerantes a errores. El artículo de Physical Review Applied informó evidencia directa y demostración del principio de detección basado en vórtices, y la eficiencia, el ruido y las tasas de repetición deben compararse para verificar si un dispositivo real es más rápido y más preciso.
¿Qué observaste directamente?
En un superconductor, los electrones se mueven en pares sin resistencia. Desde hace tiempo se ha propuesto una explicación: cuando los fotones energizan una película delgada, el orden puede alterarse localmente y pueden formarse pares vórtice-anti-vórtice. Los investigadores confirmaron la integral de tiempo del pulso de voltaje correspondiente al cambio de fase y al cuanto de flujo magnético que se produce cuando cada vórtice cruza la membrana.
¿Cómo se clasifica el número de fotones?
A medida que aumentaba el número de fotones absorbidos a la vez, los eventos de vórtice producidos y la respuesta del voltaje de cuantificación también cambiaban paso a paso. En lugar de medir la altura de una señal térmica continua, se cuentan los eventos de deslizamiento de fase individuales. Los investigadores propusieron esto como un nuevo principio para la detección con resolución del número de fotones.
¿En qué se diferencia de los métodos térmicos existentes?
Muchos detectores superconductores de recuento de fotones leen los cambios de temperatura a medida que el dispositivo se calienta y enfría después de la absorción. Esperar al equilibrio térmico es exacto, pero puede limitar la tasa de repetición. Es probable que el nuevo método sea más rápido porque utiliza el movimiento de fase superconductor inmediatamente después de la absorción, pero este artículo por sí solo no confirma su superioridad real.
¿Por qué estás interesado en las computadoras cuánticas?
La corrección de errores en las computadoras cuánticas fotónicas puede depender de la capacidad de distinguir exactamente cuántos fotones hay en un modo. El funcionamiento fiable de los detectores rápidos de recuento de fotones permite leer las señales de error con mayor frecuencia en cálculos a gran escala. Sin embargo, las cuestiones de integración del sistema, costes de refrigeración, eficiencia de detección y coeficiente de oscuridad deben abordarse por separado.
¿Qué responderá el próximo experimento?
Necesitamos asegurarnos de que la respuesta escalonada se mantenga en diferentes longitudes de onda y números de fotones, que los remolinos no se superpongan al aumentar la tasa de repetición y que la eficiencia y la resolución temporal sean mejores que las de los detectores convencionales. Los resultados actuales son un punto de partida importante para una mirada directa al mecanismo físico y no son una tabla de rendimiento del producto.