Un nuevo sensor cuántico desarrollado por investigadores del Instituto de Computación Cuántica (IQC) de la Universidad de Waterloo ha demostrado que puede superar las tecnologías existentes y promete avances significativos en la obtención de imágenes en 3D de largo alcance y en el seguimiento del éxito de los tratamientos contra el cáncer.

Los sensores son los primeros de su tipo y se basan en nanocables semiconductores que pueden detectar partículas individuales de luz con alta resolución de tiempo. velocidad y eficiencia en un rango de longitud de onda incomparable, de ultravioleta a infrarrojo cercano.

La tecnología también tiene la capacidad de mejorar significativamente la comunicación cuántica y las capacidades de detección remota.

"Un sensor debe ser muy eficiente en la detección de luz. En aplicaciones como el radar cuántico, vigilancia, y funcionamiento nocturno, muy pocas partículas de luz regresan al dispositivo, "dijo el investigador principal Michael Reimer, miembro de la facultad de IQC y profesor asistente en el departamento de ingeniería eléctrica e informática de la Facultad de Ingeniería. "En estos casos, desea poder detectar cada fotón que ingrese ".

El sensor cuántico de próxima generación diseñado en el laboratorio de Reimer es tan rápido y eficiente que puede absorber y detectar una sola partícula de luz. llamado fotón, y actualice para el siguiente en nanosegundos. Los investigadores crearon una serie de nanocables cónicos que convierten los fotones entrantes en corriente eléctrica que puede amplificarse y detectarse.

Sensores remotos, imágenes de alta velocidad desde el espacio, Adquirir imágenes tridimensionales de alta resolución de largo alcance, comunicación cuántica, y la detección de oxígeno singlete para el control de dosis en el tratamiento del cáncer son aplicaciones que podrían beneficiarse del tipo de detección robusta de fotón único que proporciona este nuevo sensor cuántico.

La matriz de nanocables semiconductores alcanza su alta velocidad, resolución de tiempos y eficiencia gracias a la calidad de sus materiales, el número de nanocables, perfil de dopaje y la optimización de la forma y disposición de los nanocables. El sensor detecta un amplio espectro de luz con alta eficiencia y alta resolución de tiempo, todo mientras funciona a temperatura ambiente. Reimer enfatiza que el espectro de absorción se puede ampliar aún más con diferentes materiales.

"Este dispositivo utiliza nanocables de fosfuro de indio (InP). Al cambiar el material a arseniuro de indio y galio (InGaAs), por ejemplo, puede extender el ancho de banda aún más hacia las longitudes de onda de las telecomunicaciones mientras se mantiene el rendimiento, ", Dijo Reimer." Ahora es el estado de la técnica, con el potencial de mejoras adicionales ".

Una vez que el prototipo está empaquetado con la electrónica adecuada y la refrigeración portátil, el sensor está listo para realizar pruebas más allá del laboratorio. "Una amplia gama de industrias y campos de investigación se beneficiarán de un sensor cuántico con estas capacidades, "dijo Reimer.

En colaboración con investigadores de la Universidad Tecnológica de Eindhoven, Se publicó en Nanotecnología de la naturaleza el 4 de marzo. Esta investigación se llevó a cabo gracias en parte a la financiación del Fondo de Excelencia en Investigación de Canadá First (CFREF).