Высокочувствительный прибор откроет новые горизонты для квантовых технологий
фото: фрипик
Российские исследователи из НИТУ МИСИС разработали сверхчувствительный детектор фотонов, демонстрирующий точность до 98%. Это достижение открывает новые перспективы в области квантовых вычислений, криптографии, а также в научных исследованиях в астрономии и медицине. Результаты исследования были опубликованы в ведущем научном журнале Applied Physics Letters, что свидетельствует о высоком уровне экспертизы и значимости работы.
Созданные однофотонные детекторы на основе сверхпроводящих материалов характеризуются высокой точностью, быстрой реакцией и минимальным уровнем ошибок при детектировании квантов света. Эти свойства критически важны для разработки квантовых вычислительных систем, систем квантового шифрования и медицинских визуализационных устройств. Однако использование традиционных сверхпроводящих материалов, таких как ниобий, требует нагрева до 600-800 °C, что ограничивает их интеграцию в современные фотонные технологии и массовое производство.
Читайте также
Владислав Коровин, лаборант-исследователь НИТУ МИСИС, отметил, что новый материал может быть нанесён при комнатной температуре, что позволяет использовать его на различных подложках, включая те, для которых повышение температуры выше 350 °C нежелательно. Это расширяет возможности применения детекторов в разнообразных условиях эксплуатации.
Учёные из НИТУ МИСИС, МПГУ, ВШЭ и РКЦ синтезировали детекторы из сплава молибдена и рения (MoRe) на шероховатой пьезоэлектрической подложке из ниобата лития. Эти устройства функционируют в однофотонном и многофотонном режимах в широком спектре длин волн — от видимого до ближнего инфракрасного диапазона.
Алексей Невзоров, научный сотрудник Центра компетенций НТИ «Квантовые коммуникации» НИТУ МИСИС, пояснил, что молибден-рений наносится на подложку из ниобата лития, который широко используется для создания миниатюрных высокоскоростных фотонных интегральных схем. Ниобат лития обеспечивает высокую точность управления световыми сигналами внутри чипа, что критически важно для функционирования квантовых устройств. Совместное использование нового сверхпроводящего покрытия позволяет разрабатывать компактные и высокочувствительные квантовые системы, такие как оптико-радиочастотные преобразователи для квантовой сети. Эти устройства могут существенно изменить подход к квантовым вычислениям и способствовать интеграции разрозненных квантовых систем.
детектор продемонстрировал эффективность до 98% при освещении светом с длиной волны 780 нм и до 73,5% при длине волны 1550 нм. Эти диапазоны имеют ключевое значение для работы фотонных чипов, используемых в телекоммуникационных системах и медицинских устройствах. Устройство сохранило функциональность при относительно высоких температурах, что является необычным для аморфных сверхпроводников. Технические характеристики детектора сопоставимы с лучшими образцами поликристаллических аналогов, что свидетельствует о его высокой конкурентоспособности.
Вадим Ковалюк, заведующий лабораторией фотонных газовых сенсоров НИТУ МИСИС, отметил, что разработка выполнена в рамках проекта «Квантовый интернет» программы «Приоритет-2030». Университет активно сотрудничал с промышленными партнёрами, включая компанию «Сверхпроводниковые нанотехнологии» (Сконтел), которая является одним из лидеров на мировом рынке квантовых сенсоров.
Работа была поддержана Российским научным фондом (грант № 24-72-10105) и Министерством науки и высшего образования Российской Федерации (FSME-2025-0004), что подчёркивает её значимость для научного сообщества и государства, пишет источник.
