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新的量子点晶体管可以计算单个光子

2008-01-18 14:43
Hsiao Chen
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      可以计算单个光子的量子点晶体管已经研制成功,并在美国商务部国家标准与技术局(NIST)上作了演示。该半导体设备可以比其他单光子探测器工作在更高温度下。

      该NIST设备能在至少83%时间内准确计算出1,2或3个光子。这是第一部基于晶体管的用来计算光子数量的探测器;只要一发现任何小数目的光子,很多其他类型的单光子探测器就能马上发出滴答声。计算要求操作成线性,逐步响应和低噪音。这种性能对先进形式的精确光学度量衡至关重要,并可用于光子探测和QKD的单光子源的估值。它还有可能比传统低温光子探测器在更高温度下电 致冷。

      新探测器大约含有1000个量子点,并为其量身定做一个最小能量的器件,该器件结构类似沟道的底部。晶体管的电压产生内部电流。光子进入设备,它们的能量在半导体“吸收层”里转换成电子,把电子从它们之前所占据的“洞”分离出来。当相应的电子被扫进沟里时,每个光子被吸收,空穴陷阱被量子点汲极填住,沟道电流的数量取决于被量子点填住的洞的数量。通过测量沟道的反应,科学家们能计算出探测的光子数。

      目前,QDOGFET在波长大约为800 nm处探测单个光子。通过使用不同的半导体物质,NIST研究人员希望制作出应用在通讯领域对近红外的更长波长的探测器。此外,研究人员希望改进外部量子效率(光子撞击探测器能被准确探测的比率)---目前是低于10%,和更高速地操作该设备。

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