超導奈米光子探測器問世　宇宙探索與醫療科技新里程碑

編譯／高晟鈞

光子是由電磁波組成的微小粒子，是構成光的基本單位，沒有質量，也不帶電荷。微波、紅外線、X光都是由光子所組成。20年前，莫斯科大學開發了捕獲單光子的技術，但由於技術瓶頸，始終無法擴大規模。

近期，來自科羅拉多州，國家標準與技術研究所的一個研究團隊，成功開發了一款40萬像素的超導奈米線單光子探測器（SNSPD）。這種高精度的相機，對於宇宙探索、量子計算和通信都有著巨大的潛力。

該相機是目前同類相機中最大的，其像素陣列比之前最大的光子相機還要大了400倍。它可以在從可見光到紅外線、紫外線等不同的光頻率範圍中工作，並以皮秒級的超高速度捕獲圖像。

使用高速攝影工具進行拍攝遙遠行星、恆星的一組人員，在研究報告中指出：「在系外行星的直接成像中，當你試圖對比其母恆星還要黯淡數百萬倍的行星進行成像時；其困難程度就好比你試圖從飛機上，在燈火通明的足球場拍攝到螢火蟲。而如果你試圖從地球上進行這份工作，你必須穿過地球湍流的大氣層才能觀察到。」

對於那些進行醫學研究的人來說，這款相機也將具有無價的價值，在醫學研究中，在不干擾組織的情況下檢查大腦等器官的能力至關重要。來自杜克大學生醫學系的助理教授Roarke Horstmeyer便表示：「這種奈米線技術確實非常適合光學設備中，優先使用的光。」

為了實現這樣的攝影精度和速度，該團隊必須克服早期在高精度攝影方面面臨的障礙，例如電噪聲（Electrical Noise）、讀取速度和環境溫度。而從科學角度來看，奈米線無疑為光學成像開闢了一條新途徑。

資料來源:Phys.org

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