NUST MISISのNTI「QuantumCommunications」センターの科学者チームは、赤外線フォトン用のビデオ検出器の世界初のプロトタイプを開発しています。これは、このような放射の単一粒子の動きを「見る」ことができるほど強力なカメラです。 1000ピクセルのマトリックスがカメラに取り付けられ、そのようなシステムは、衛星、量子コンピューティング、診断医学などの安全な通信など、高精度の測定が必要な多くの分野でアプリケーションを見つけるでしょう。開発は、ロシア連邦の産業貿易省から委託された研究開発の実施に関する国の契約の枠組みの中で実施されます。
この考えは新しいものではありません。「1つずつ」光子を検出する最初の試みは、XX世紀の初めに電子管（光増倍管）を使用して行われました。ただし、最初のデバイスは、技術コンポーネントが弱いため、動作が遅く、動作しない場合もあれば、誤って動作する場合もありました。次に、半導体デバイスが登場しました。アバランシェフォトダイオードは、可視光でのみ機能します。 Skontel社を設立したロシアの物理学者GrigoryGoltsmanのチームが、超伝導体上の単一光子の単一ピクセルカウンターを作成したとき、赤外線範囲の大きな進歩が2000年代初頭に起こりました。
現在、2020年には、ロシア連邦の産業貿易省の命令により、NTI「QuantumCommunications」のNUST MISISセンターの一部として、チームは単一光子の1000ピクセルビデオ検出器を開発しています。世界に類似物がないこの装置は、粒子を検出するだけでなく、ほぼ完全な暗闇の中で画像を取得することもできます。この時点で、最初のステージが完了し、8ピクセルが作成されます。科学者によると、この数値により、マトリックスの原理を理解して制御することができます。次の質問はスケーリングです。
「カウンター自体は、絶対ゼロに近いわずか2ケルビンの温度のクライオスタット内にあります。光子が検出されると、処理回路に信号が送信され、画像がディスプレイに表示されます」と、Skontel社の創設者であるNITU MISISNTIセンターの量子通信研究所の主任研究員であるGrigoryGoltsman氏は述べています。
次の次のステップは、1000ピクセルのマトリックスから1,000,000ピクセルの画像を取得することです。古いテレビのように、一度に1ピクセルずつ「開く」ことができますが、非常に遅くなります。したがって、結果の画像をさらに拡大縮小するために、特別なパターンを通過させます。
「プロセスをスピードアップする方法があります-グループでピクセルを開きます。このために、特別なステンシルが使用されます。1つのパターンを開き、検出器に当たる光の量を測定し、次に2番目のパターンを測定します」と、NITU MISISNTIセンターの量子通信研究所の主任研究員であるAlexanderKorneevは述べています。
前述のように、最終的なデバイスは、衛星通信チャネルを含む安全な量子通信回線を作成するとき、光子に基づく量子コンピューターを設計するとき、および診断用医療装置など、最もハイテクな分野でその用途が見つかります。