El interés considerable en las nuevas tecnologías de detectores de fotón único ha ido aumentando en la última década. Hoy en día, Las aplicaciones de la óptica cuántica y la información cuántica son, entre otros, uno de los principales precursores del desarrollo acelerado de detectores de fotón único. Capaz de detectar un aumento en la temperatura de un fotón absorbido individual, se pueden utilizar para ayudarnos a estudiar y comprender, por ejemplo, formación de galaxias a través del fondo infrarrojo cósmico, observar el entrelazamiento de qubits superconductores o mejorar los métodos de distribución de claves cuánticas para comunicaciones ultraseguras.

Los detectores de corriente son eficientes para detectar fotones entrantes que tienen energías relativamente altas, pero su sensibilidad disminuye drásticamente para baja frecuencia, fotones de baja energía. En años recientes, El grafeno ha demostrado ser un fotodetector excepcionalmente eficiente para una amplia gama del espectro electromagnético. permitiendo nuevos tipos de aplicaciones para este campo.

Por lo tanto, en un artículo reciente publicado en la revista Revisión física aplicada , y destacado en APS Physics, Investigador del ICFO y líder del grupo Prof.Dmitri Efetov, en colaboración con investigadores de la Universidad de Harvard, MIT, Raytheon BBN Technologies y la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang, han propuesto el uso de uniones Josephson (GJJ) basadas en grafeno para detectar fotones individuales en un amplio espectro electromagnético, que van desde lo visible hasta el extremo más bajo de las frecuencias de radio, en el rango de gigahercios.

En su estudio, los científicos imaginaron una hoja de grafeno que se coloca entre dos capas superconductoras. La unión de Josephson así creada permite que una supercorriente fluya a través del grafeno cuando se enfría a 25 mK. Bajo estas condiciones, la capacidad calorífica del grafeno es tan baja, que cuando un solo fotón golpea la capa de grafeno, es capaz de calentar el baño de electrones de manera tan significativa, que la supercorriente se vuelve resistiva, lo que en general da lugar a un pico de voltaje fácilmente detectable en todo el dispositivo. Además, También encontraron que este efecto ocurriría casi instantáneamente, permitiendo así la conversión ultrarrápida de la luz absorbida en señales eléctricas, permitiendo un rápido reinicio y lectura.

Los resultados del estudio confirman que podemos esperar un rápido progreso en la integración del grafeno y otros materiales 2-D con plataformas electrónicas convencionales. como en chips CMOS, y muestra un camino prometedor hacia matrices de imágenes de resolución de fotón único, Aplicaciones de procesamiento de información cuántica de fotones ópticos y de microondas. y otras aplicaciones que se beneficiarían de la detección cuántica limitada de fotones de baja energía.