俄罗斯科学家创造了世界上最灵敏的摄像机

光子是电磁辐射或换句话说是光的基本量子粒子。由于此或那个光谱的辐射执行着重要而多样的功能,就像可以为该辐射的单个光子找到有趣的应用一样。例如,具有跟踪单个红外光量的能力,可以显着提高通信线路的安全性和测量设备的准确性。



来自NUST MISIS的NTI“量子通信”中心的一组科学家正在开发世界上第一个用于红外光子的视频探测器的原型,该探测器是如此强大,可以“看到”这种辐射的单个粒子的运动。相机中将安装一个1000像素矩阵,这种系统将在需要高精度测量的许多领域找到应用:安全通信,包括卫星,量子计算和诊断医学。该开发是在俄罗斯联邦工业和贸易部委托进行的国家研发合同的框架内进行的。



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这个想法并不新奇-二十世纪初,人们首次尝试使用电子管-光电倍增管来“一个一个”地探测光子。但是,由于技术成分薄弱,第一批设备工作缓慢,有时无法工作,有时工作不正常。然后出现了半导体器件-雪崩光电二极管,它工作得更好,但只能在可见光下工作。在2000年代初期,红外光谱领域取得了重大突破,当时成立了Skontel公司的俄罗斯物理学家格里高利·戈尔兹曼(Grigory Goltsman)的团队在超导体上创建了一个单像素光子计数器。



现在,到2020年,该团队已根据俄罗斯联邦工业和贸易部的命令进入NUST MISIS NTI“量子通信”中心,该团队正在开发一个1000像素单光子视频探测器。该设备在世界上没有类似物,不仅可以检测颗粒,而且还可以在几乎完全黑暗的环境中获得图像。至此,第一阶段完成,创建了8个像素。根据科学家的说法,这个数字已经可以让您了解和控制矩阵的原理,接下来的问题是缩放。



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“仪表本身位于低温恒温器内,温度仅为2开尔文,接近绝对零。Skontel公司创始人,NITU MISIS NTI中心量子通信实验室首席研究员Grigory Goltsman说,检测到光子后,它将信号发送到处理电路,并且显示屏上会出现图像。


我们的下一步是从1000个像素的矩阵中获得1,000,000个像素的图像。您可以像在旧电视中一样一次“打开”一个像素,但是速度非常慢。因此,为了进一步缩放生成的图像,会将其通过特殊图案。



“有一种方法可以加快处理过程-组中打开像素。为此,使用特殊的模板。NITU MISIS NTI中心的量子通信实验室高级研究员Alexander Korneev说,您打开一个图样,测量有多少光照射到检测器上,然后测量第二个图样,依此类推。


如前所述,最终设备将在最高科技领域中得到应用:创建安全的量子通信线路(包括卫星通信通道),设计基于光子的量子计算机以及诊断医疗设备。



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