Detectores fotones
Física

Récord de eficiencia en detectores de fotones

(NC&T) Los detectores en cuestión son fruto de la labor de científicos del National Institute of Standards and Technology (NIST).

Este récord de eficiencia es un paso importante hacia el logro de sistemas de detección fiables de un solo fotón, para su uso en sistemas prácticos de criptografía cuántica, el método más seguro y robusto para garantizar la privacidad de un canal de comunicaciones.

Los detectores del NIST están compuestos de un cuadrado pequeño de película de tungsteno de 25 por 25 micrómetros, y 20 nanómetros de espesor, enfriado a aproximadamente 110 miliKelvin, la temperatura de transición entre la conductividad normal y la superconductividad. Cuando una línea de fibra óptica entrega un fotón a la película de tungsteno, su temperatura sube, y como resultado se produce un aumento de su resistencia eléctrica. La variación de temperatura es proporcional a la energía del fotón, permitiendo al sensor determinar el número de fotones existentes en un pulso de luz monocroma.

Detectores fotones
Los cuatro cuadrados amarillos son detectores individuales de fotones (Foto: NIST)
Este tipo de detector ha presentado típicamente una eficiencia limitada porque algunos fotones se reflejan en su superficie y otros se transmiten a través del tungsteno. Los científicos de NIST han logrado aumentar en más de cuatro veces la eficiencia en la detección durante los dos últimos años, depositando el tungsteno sobre un espejo metálico y cubriéndolo con una capa anti-reflectante, permitiendo la absorción de más luz en la capa de tungsteno.

Los sensores del NIST operan en la longitud de onda del infrarrojo cercano usada para las comunicaciones en fibra óptica, y producen un número despreciable de falsos recuentos. Las simulaciones indican, según el estudio presentado, que debe ser posible aumentar la eficiencia hasta el 99 por ciento, en cualquier longitud de onda desde el ultravioleta al infrarrojo cercano, construyendo una estructura óptica con más capas y ejerciendo un mayor control sobre el espesor de las mismas.

Las comunicaciones cuánticas y los sistemas de criptografía usan las propiedades cuánticas de los fotones para representar unos y ceros. Los sensores del NIST podrían usarse como receptores para los sistemas de comunicaciones cuánticas, como medios de calibración para fuentes de un solo fotón, y como herramientas para la evaluación de la seguridad de estos sistemas.
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