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拍下光子的照相機:超導感測器

毛威凱 | 特約編輯 (臺灣大學化學系碩士生)

超導照相機是透過量子技術捕捉微小的光源訊號的量子感測器。在過去二十年裡,人類設計的超導照相機最大僅可達上千像素,意即一台照相機有上千個可偵測光子的位置。自然(Nature)期刊於十月發表了美國的國家標準技術研究所(NIST)的研究成果:超過400000像素的超導照相機。相比於過去足足增加了400倍。

NIST的超導感測器是由奈米等級的導線(SNSPD)所建構的一張探測網,分別以縱向800條、橫向500條導線所構成。當一個光子接觸到網上的電線時,會破壞網上的超導性質,產生局部且暫時的電阻。如此便能在導線上產生微小的訊號。再分別經由縱向及橫向的導線,將此訊號傳進感測器中。接下來感測器分別計算出訊號產生的縱向及橫向位置,便能將訊號紀錄下來。這項技術對於探測宇宙中較弱的發光星體、腦部的探測技術等需要偵測微小訊號的領域將會是一大突破。

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超導相機捕捉光子示意圖

資料來源

  1. Scientists develop highest-resolution single-photon superconducting camera
    https://phys.org/news/2023-10-scientists-highest-resolution-single-photon-superconducting-camera.html
  2. A superconducting nanowire single-photon camera with 400,000 pixels
    https://www.nature.com/articles/s41586-023-06550-2

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