tek foton dedektörü, ışığı tek tek fotonlar düzeyinde algılayan hassas bir aygıt. ekonomim’de aktarılan çalışmada, 100’den fazla bağımsız algılama kanalını kararlı biçimde destekleyen bir düzenek geliştirildiği bildiriliyor. bunun geniş bant kuantum internetine ne kadar katkı sağlayacağı bu haberden ölçülmüyor; dedektör sayısı artınca ağın geri kalanı kendiliğinden kurulmuş olmuyor.
kaynak: ekonomim.com
tek foton dedektörü denince akla fotonları tek tek sayan bir sayaç geliyor; pratik düzeneklerin birçoğu ise foton geldiğinde yalnızca bir algılama sinyali üretir. aynı anda kaç foton geldiğini ayırt etmek, foton sayısı çözünürlüğü sağlayan ayrı bir tasarım özelliğidir. algılama kanallarını paralel çoğaltmak ölçüm kapasitesini artırabilir. kanal başına verim, karanlık sayım oranı ve zaman çözünürlüğü de aynı tabloda izlenir.
tek foton dedektörlerinde bir fotondan sonra kısa süre körleşmek, yani ölü zaman, hızlı sinyallerde kaçırma yaratabilir; artçı darbeler de gelmeyen fotonu gelmiş gibi gösterebilir. kanal sayısı artarken bu iki kusurun toplamı da izlenir. yüksek hızlı bir düzende hangisi daha pahalı: kaçırılan foton mu, fazladan görünen sinyal mi?
tek foton deneylerinde iki dedektörün aynı olayı görüp görmediği çoğu zaman bir zaman penceresiyle belirlenir. sinyaller bu aralıkta çakışıyorsa korelasyon kaydedilir; pencere genişlerse rastlantısal eşleşmeler artabilir, daralırsa saat kayması ve elektronik gecikme gerçek eşleşmeleri kaçırabilir.
tek foton dedektörünün verimi, fotonun dalga boyundan bağımsız sabit bir etiket değil; aynı aygıt görünür ve kızılötesi fotonlarda farklı algılama olasılıkları verebilir. gelen ışığın seviyesi, optik yoldaki kayıplar ve elektronik eşik de ölçümü etkiler.
karanlık sayım (dark count), dedektöre ölçülebilir bir ışık ulaşmadığında bile ortaya çıkabilen tekil algılama sinyalidir. tek foton dedektörü, çok zayıf ışığı tek tek algılamaya çalışan aygıttır; bu aygıtın ara sıra sinyal üretmesi başlı başına ışık geldiğini göstermez. karanlık sayım oranı (dark count rate), bu sinyallerin birim zamandaki sıklığını anlatır. termal uyarılma, sızıntı akımı (ışık yokken devrede kalan küçük elektrik akımı), elektronik gürültü veya dışarıdan sızan ışık bu arka plana katkı verebilir. bunlar aynı fiziksel mekanizmanın farklı adları değildir. kapalı kapakla yapılan ölçüm, gerçek ışık sinyaliyle aygıtın kendi arka planını ayırmak için kullanılır.
neden önemli: rastgele bir karanlık sayım, özellikle iki kanalın aynı zaman aralığında sinyal verdiği deneylerde yanlış eşleşme oluşturabilir. ışık kaynağı ölçülürken kapalı kapak koşulundaki sayımı toplamdan çıkarmak yararlı bir düzeltme olabilir; ancak arka planın zaman içindeki dağılımı, sıcaklıkla değişimi ve toplam sayım hızı kullanılan düzeneğe göre değişir. zaman penceresi genişledikçe, birbirinden bağımsız iki karanlık sinyalin aynı olayla ilişkilendirilme ihtimali de artar. tersten okuyalım: yalnızca çıktı sayısını bilmek yetmez; hangi zaman aralığında, hangi sıcaklıkta ve hangi arka plan koşulunda ölçüldüğü de gerekir.
verim ölçümü de benzer bir kalibrasyon problemidir. giriş ışığını bilinen biçimde zayıflatıp tek foton düzeyine yaklaştırmak, optik kayıpları ve kaynağın dalgalanmasını hesaba katmayı gerektirir. haberci foton (aynı üretim olayındaki diğer fotonun gelişini işaret eden referans foton) kullanan düzenekler bu nedenle tercih edilebilir. burası bende açık değil: bildirilen verimin yalnızca dedektöre mi, yoksa bağlayıcı optik ve eşik ayarlarıyla birlikte tüm düzeneğe mi ait olduğu yöntem bölümüne bakmadan söylenemez. sonuç tablosunda karanlık sayım oranı, algılama verimi, zaman çözünürlüğü ve hata payı aynı ölçüm koşullarıyla verilmelidir.
Bu başlığa yazmak için giriş yapın.