研究人员开发的新型量子传感器已经证明它可以胜过现有技术

由滑铁卢大学量子计算研究所（IQC）的研究人员开发的新型量子传感器已经证明它可以胜过现有技术，并承诺在远程3D成像和监测癌症治疗成功方面取得重大进展。与埃因霍温科技大学的研究人员合作，3月4日在Nature Nanotechnology上发表了用于高效宽带高速单光子检测的Tapered InP纳米线阵列。这项研究部分得益于加拿大第一研究卓越基金的资助（CFREF）。

这些传感器是同类产品中的第一款，基于半导体纳米线，能够在从紫外到近红外的无与伦比的波长范围内检测具有高定时分辨率，速度和效率的单个光粒子。该技术还具有显着改善量子通信和遥感能力的能力。

“传感器需要非常有效地检测光。在量子雷达，监视和夜间操作等应用中，很少有光线返回到设备中，”首席研究员Michael Reimer说道，他是IQC的教员和助理教授。工程学院的电气和计算机工程系。“在这些情况下，你希望能够探测到每一个光子进入。”Reimer实验室设计的下一代量子传感器速度快，效率高，可以吸收和检测单个粒子的光，称为光子，并在纳秒内刷新下一个。研究人员创建了一系列锥形纳米线，将入射光子转换为可以放大和检测的电流。

远程感应，空间高速成像，获取远程高分辨率3D图像，量子通信和单线态氧检测，用于癌症治疗中的剂量监测，这些都可以受益于这种新型量子传感器的强大单光子检测提供。由于材料的质量，纳米线的数量，掺杂分布以及纳米线形状和排列的优化，半导体纳米线阵列实现了其高速，定时分辨率和效率。该传感器可在室温下工作时检测出高效率和高定时分辨率的广谱光。Reimer强调，使用不同的材料可以进一步扩大光谱吸收范围。

“该器件采用磷化铟（InP）纳米线。例如，将材料改为铟镓砷（InGaAs）可以进一步扩展带宽，同时保持性能，”Reimer说。“它现在是最先进的，具有进一步增强的潜力。”一旦原型采用合适的电子设备和便携式冷却包装，传感器就可以在实验室之外进行测试。“具有这些功能的量子传感器将使众多行业和研究领域受益，”Reimer说。