Detektory jednofotonowe o wysokiej czułości gotowe do komercjalizacji
Detektory jednofotonowe są głównymi elementami wielu starych i nowych technologii. Jednak w przeciwieństwie do ich półprzewodnikowych odpowiedników, nadprzewodnikowe, nanoprzewodowe detektory jednofotonowe są znacznie lepsze w wykrywaniu fotonów, szczególnie przy słabym natężeniu światła. W ramach finansowanego ze środków UE projektu SQP (Bringing to market the single quantum photon detector) opracowano detektor jednofotonowy oparty na technologii nadprzewodników, który jest jednym z najszybszych i najbardziej czułych czujników światła na rynku. Głównym celem projektu było zbadanie możliwości komercjalizacji tej przełomowej technologii i jej wykorzystania do różnych zastosowań. Wprowadzanie technologii na szerszy rynek Dotychczas badania nad pojedynczymi fotonami prowadzili głównie naukowcy. Obliczenia kwantowe były jednym z głównych prekursorów, które przyczyniły się do przyspieszenia rozwoju detektorów jednofotonowych. Firma Single Quantum wprowadziła nadprzewodnikowe, nanoprzewodowe detektory jednofotonowe na rynek sektora naukowego pięć lat temu. „Firma dostrzegła okazję do rozwoju tego produktu dzięki dużemu zapotrzebowaniu ze strony fizyków na całym świecie. Jej przychody w 2013 r. wynosiły 200 000 EUR, a w 2016 r. – 1,6 mln EUR”, mówi CEO firmy Single Quantum, Sander Dorenbos. Głównym celem studium wykonalności przeprowadzonego przez firmę było zidentyfikowanie i oszacowanie kilku możliwości wykorzystania produktu w szerszym zakresie zastosowań i przez użytkowników niezwiązanych z branżą technologii kwantowej. „Badanie pojedynczych cząsteczek światła ma praktyczne znaczenie w wielu różnych dziedzinach. Wykorzystanie pojedynczych fotonów ma duży potencjał w zakresie obrazowania biologicznego, mikroelektroniki i systemów pomiaru światła”, mówi dr Sander Dorenbos. Podczas studium wykonalności firma pozyskała pierwszych klientów z różnych rynków. Oprócz bardziej szczegółowego poznania potencjalnych rynków studium wykonalności miało też na celu dokładne zdefiniowanie specyfikacji systemu, odpowiedniego przedziału cenowego i certyfikatów wymaganych do wprowadzenia produktu na szerszy rynek. Potencjalnie przełomowa technologia Konkurencyjna technologia charakteryzuje się niską skutecznością wykrywania, ograniczoną rozdzielczością czasową i wysokim poziomem zakłóceń, co prowadzi do niskiej jakości obrazu. „Firma Single Quantum zapewnia detektory jednofotonowe o doskonałej wydajności. Ponieważ są to najbardziej czułe detektory świetlne, jakie kiedykolwiek wytworzono, doskonale sprawdzają się we wszystkich zastosowaniach, w których poziom oświetlenia jest bardzo niski”, mówi dr Sander Dorenbos. „Nasza przełomowa technologia opiera się na wykrywaniu pojedynczych fotonów za pomocą nadprzewodzących nanoprzewodów, co zapewnia, poza wysoką skutecznością wykrywania, znakomitą rozdzielczość czasową i niski poziom zakłóceń. Ta przełomowa technologia działa w oparciu o podstawowe fizyczne ograniczenia dotyczące minimalnego natężenia światła”, kontynuuje dr Dorenbos. Rozwiązanie firmy Single Quantum to nadprzewodzący, nanoprzewodowy detektor jednofotonowy o zamkniętym cyklu i niezrównanej wydajności wykrywania w widmie bliskiej podczerwieni. Charakteryzuje się niskim poziomem fluktuacji w czasie, niską liczbą ciemnych punktów, niezawodnym sprzężeniem włókien i możliwością szerokopasmowego wykrywania fotonów. Opiera się na konstrukcji typu „plug and play” i nie zawiera helu. Partnerzy projektu dostrzegają duże możliwości ich technologii, szczególnie w zastosowaniach wymagających wysokiej czułości. Firma, która zatrudnia obecnie 15 inżynierów, wkrótce będzie gotowa do zwiększenia skali produkcji i zoptymalizowania planu działalności biznesowej, aby stworzyć lepsze podstawy handlowe dla jej produktu. Przykładowo jednofotonowe systemy detekcji oparte na nadprzewodzących nanoprzewodach mogą podnieść jakość i czułość technik obrazowania medycznego, ułatwić producentom procesorów testowanie produktów pod kątem defektów, a także zapewnić systemy wykrywania i pomiaru światła z szybkim mapowaniem 3D o wysokiej rozdzielczości.
Słowa kluczowe
SQP, detektory jednofotonowe, Single Quantum, nadprzewodnikowy nanoprzewód, obrazowanie biologiczne, mikroelektronika, systemy detekcji i pomiaru światła
