FoodPro Preloader

To applikasjoner av superledende detektorer


Som omtalt i hovedteksten til "Se med superledere", revolusjonerer superledende detektorer et bredt spekter av forsknings- og teknologifelt, inkludert kjernefysisk ikke-proliferasjon og hjemlandssikkerhet, analyse av mikrochips, submillimeter band-astronomi og studiet av kosmisk mikrobølgebakgrunn.

Som omtalt i hovedteksten til "Se med superledere", revolusjonerer superledende detektorer et bredt spekter av forsknings- og teknologifelt, inkludert kjernefysisk ikke-proliferasjon og hjemlandssikkerhet, analyse av mikrochips, submillimeter band-astronomi og studiet av kosmisk mikrobølgebakgrunn. Her snakker jeg om to flere: kvantkryptografi og søket etter mørkt materiale.

Kvantuminformasjon. Løftet om kvantinformasjon er høyt, inkludert kvante datamaskiner og ubrytelig kryptografi. Den praktiske realiseringen av de siste teoretiske fremskrittene i feltet krever imidlertid mange eksperimentelle gjennombrudd. Fordi en av de ledende teknikkene er manipulering av små fotoner, har det vært et kritisk behov for en svært effektiv fototeller som kan måle antall fotoner i en lyspuls.

I kvantekryptografi er sikkerheten til informasjonsutveksling over en fiberoptisk kabel i prinsippet beskyttet av kvantemekanikkloven. I praksis kan sikkerheten til kvantekryptografisystemene imidlertid bli svekket av støy i detektorer. Realiseringen av fjernkvantumkryptografiske nettverk krever kilder og detektorer som opererer ved telekommunikasjonsbølgelengder i det nærliggende infrarøde området. Konvensjonelle nær-infrarøde halvleder detektorsystemer er begrenset av lav følsomhet og høy feilfrekvens og kan ikke telle antall fotoner.

Et team ledet av Sae Woo Nam fra National Institute of Standards and Technology i Boulder, Colo., Og Blas Cabrera fra Stanford University har utviklet superledende detektorer som kan måle fotonummene effektivt ved telekommunikasjonsbølgelengder med en ubetydelig feilrate, og åpner veien til sikre kvantekryptografi over en avstand på 100 kilometer. Disse detektorer er også aktiveringsteknologien for andre kvanteinformasjonsapplikasjoner. De tillater forskere å bevise at enkeltfotonkilder, et annet nøkkelelement i mange optiske kvanteinformasjonssystemer, utelater pålitelig kun en foton om gangen. Med videre utvikling av effektivitet og hastighet kan superledende detektorer også være en viktig komponent i fotoniske kvante datamaskiner.

Partikkelfysikk. I løpet av det siste tiåret har bevis lagt på at bare om en sjettedel av saken i universet er det vanlige baryoniske stoffet som vi er kjent med. De resterende fem sjettedelene er i form av mørk materie. Mørk materie har aldri blitt oppdaget direkte, men dens eksistens er sterkt foreslått av dens tyngdekraftspåvirkning på saken som vi kan observere. Nylige dramatiske bevis for mørkt materiale ble gitt ved observasjoner av to kolliderende galakse-klynger. De viktigste kandidatene for mørk materie er svake samspillende massive partikler (WIMPs), som er stabile relikpartikler fra big bang. Hvis WIMPs eksisterer, er de svært vanlige, men de går vanligvis gjennom vanlig sak uten samhandling.

The Cryogenic Dark Matter Search (CDMS) er et eksperiment som bruker superledende detektorer for å søke etter sjeldne WIMP-interaksjoner. Et team ledet av Cabrera of Stanford og Bernard Sadoulet fra University of California, Berkeley, utviklet eksperimentet. Detektorer består av tykke halvlederplater med en superledende detektor på den ene siden og ladere detektorer på den andre. Når en partikkel (som en WIMP) kolliderer med detektoren, skaper den krystallgitter vibrasjoner (fononer) og frigjør elektroner. Energien i fononene måles som varme i de superledende detektorer, og ladningssignalet måles av ladningsdetektorer. Forsøket opererer nå en halv kilometer under jorden i Soudan jerngruve i nordøst-Minnesota, hvor effekten av kosmiske strålepartikler i stor grad elimineres. Ved en nøye analyse av ladnings- og varmesignalene diskriminerer forskere virkelige WIMP-interaksjoner fra forstyrrende radioaktive bakgrunnskilder.

Ingen eksperiment har ennå oppdaget WIMPs på endelige måte, men CDMS har satt strengeste grenser for ethvert eksperiment på grunn av WIMP-interaksjoner med vanlig materie. I løpet av de neste årene vil CDMS-størrelsen økes, og det har en god sjanse til å oppdage WIMPs.

I motsetning til Sylvester og Tweety får katter vanligvis sine fugler - opptil 3,7 milliarder av demNy sesong på den røde planetenSpørsmål & Svar: Lawrence Krauss på den største historien noensinne fortaltRing meg på MetaphoneVarmere hav knyttet til østkysten orkanutbruddVenter på reformer kan gi det vitenskapelige fellesskapet lindring fra Storbritannias farliggjørende skadereglerItalias oliventre måtte ikke dø6 Supercool Tech Toy Standouts på 2016 International Toy Fair [Slide Show]