В Китай квантовите технологии скоро ще станат широко достъпни. Страната е започнала масово производство на квантови еднофотонни детектори, способни да улавят единични фотони и да измерват техните квантови характеристики. Такива детектори ще доведат до създаването на изключително точни метеорологични и научни сензори, сигурни комуникации и радари за слабо наблюдаеми цели.

След години експериментиране е разработено подобрено и първо в света устройство под формата на четириканален еднофотонен детектор със свръхнисък шум.

Устройството, създадено от Изследователския център за квантови информационни инженерни технологии в провинция Анхуей, е способно да улавя квант светлина (електромагнитна вълна) – единичен фотон. Това е като да чуете звука от падаща песъчинка насред гръмотевична буря. Подобна технология служи като основа за реализацията на квантовата връзка и квантовия радар.

Представеният детектор за единични фотони се основава на фундаменталните закони на квантовата механика, които забраняват „клонирането“ на техните свойства. С други думи, приемането на фотони, отразени от целта или от предаващия приемник, гарантира истинността на техните квантови състояния. Такъв сигнал не може да бъде фалшифициран и следователно е невъзможно да се изкривят показанията на радара при откриване на скрита цел или при създаване на защитен комуникационен канал в условия на радиосмущения. Освен това такива сензори са способни да получават данни за химическия и физическия състав на даден обект или среда с невъобразима точност, което е важно за метеорологичните наблюдения.

Китайските учени за първи път демонстрираха работата на квантовия радар през 2016 година, като осигуриха еднофотонно откриване на цел на разстояние повече от 100 километра. Новият сензор работи едновременно на четири приемни канала, като улавя фотони от четири различни източника или от един източник, което подобрява точността на измерванията. Чрез инсталиране на филтри на всеки канал ще бъде възможно да се работи едновременно в четири диапазона с фотони с различна дължина на вълната.

Това е първото в света четириканално устройство, докато досега в търговската мрежа се произвеждаха само едноканални устройства, което усложняваше създаването на мащабни системи и тяхната експлоатация.

Новото устройство е около 10 пъти по-малко по размер от предишните устройства с подобно предназначение и (което е по-важното) има повишена чувствителност за откриване на кванти светлина. Значителен успех е създаването на криогенен агрегат с размерите на юмрук за охлаждане на работните части на детектора, който намалява температурата до -120°C.

Детекторите вече се използват от водещи китайски изследователски институти, а центърът вече е в състояние да ги произвежда и доставя масово. „В бъдеще ще предоставим “китайско решение„ за големи проекти като квантовата комуникационна мрежа от следващо поколение“, заявиха разработчиците. Свръхчувствителният детектор би могъл да намери приложение и при биофлуоресцентни изображения, лазерна комуникация, измервания в дълбокия космос и еднофотонни изображения. Той ще отвори прозорец към микрокосмоса, където всичко може да бъде буквално „усетено“ с един фотон, визуализирайки невиждани досега неща.