Insieme a Caltech, la NASA ha creato un nuovissimo rilevatore destinato a rivoluzionare lo scambio di informazioni quantistiche. Il nome del rivelatore è Performance-Enhanced Array for Counting Optical Quanta (PEACOQ). È incredibilmente preciso e può contare un gran numero di singoli fotoni, o particelle quantistiche di luce. Il rivelatore ha un throughput di 1,5 miliardi di fotoni al secondo.
Con una precisione di 100 trilionesimi di secondo, il rivelatore PEACOQ è in grado di determinare il momento esatto in cui ogni fotone lo colpisce. Il rilevatore può alterare l’enorme quantità di dati quantistici. Nel calcolo quantistico, i qubit sono particelle essenziali, come elettroni e fotoni, che fungono da unità di memorizzazione delle informazioni. I qubit non possono essere duplicati o trasmessi più di una volta senza andare perduti. Due terminali di computer quantistici a terra, a centinaia o forse migliaia di chilometri di distanza l’uno dall’altro, riceverebbero fotoni entangled.
Una tecnologia di rilevamento di nuova concezione, come PEACOQ, può monitorare singoli fotoni con una precisione di una frazione di nanosecondo. Ciò rende possibile il trasporto di informazioni quantistiche a velocità più elevate e più lontano di quanto fosse possibile in precedenza. I computer tradizionali rappresentano le informazioni come una sequenza di 1 e 0, chiamati bit. I bit vengono inviati tramite modem e reti di comunicazione prima di essere trasferiti su cavi, fibre ottiche o spazio utilizzando onde radio o lampi di luce. Al ricevimento, i bit vengono riassemblati per produrre i dati originali.
I nanofili 10.000 volte più sottili del rivelatore devono essere mantenuti a una temperatura criogenica di meno 272 gradi Celsius (meno 458 gradi Fahrenheit). La temperatura è solo di un grado superiore allo zero assoluto. Ha lo scopo di convertire i fotoni assorbiti in impulsi elettrici che trasmettono dati quantistici. È necessario che il rivelatore possieda un livello di sensibilità sufficientemente elevato da rilevare singoli fotoni.
Tuttavia, deve anche essere costruito per resistere al bombardamento di più fotoni contemporaneamente. Per ridurre al minimo i tempi morti, ogni nanofilo superconduttore è costruito con la minor quantità possibile. Tuttavia, una volta che un fotone colpisce un nanofilo nel rivelatore, perde temporaneamente la sua capacità di rilevare un altro fotone. PEACOQ ha 32 nanofili in modo che quando uno è “morto”, gli altri possono assumersi il peso.
Il rivelatore PEACOQ sarà impiegato in esperimenti di laboratorio per dimostrare comunicazioni quantistiche più veloci o comunicazioni su distanze maggiori. In futuro, questa tecnologia potrebbe fornire una soluzione alla sfida della trasmissione di dati quantistici in tutto il mondo. Come parte di una più ampia iniziativa della NASA volta a consentire la comunicazione ottica nello spazio libero tra lo spazio e il suolo, il rilevatore è stato creato per la dimostrazione della tecnologia Deep Space Optical Communications della NASA. La missione Psyche della NASA utilizzerà DSOC per la prima volta quest’anno, con l’obiettivo di dimostrare come potrebbe funzionare la comunicazione ottica ad alta larghezza di banda tra la Terra e lo spazio profondo.