Um novo sensor quântico desenvolvido por pesquisadores do Instituto de Computação Quântica (IQC) da University of Waterloo provou que pode superar as tecnologias existentes e promete avanços significativos em imagens 3-D de longo alcance e monitoramento do sucesso de tratamentos de câncer.

Os sensores são os primeiros de seu tipo e são baseados em nanofios semicondutores que podem detectar partículas únicas de luz com alta resolução de tempo, velocidade e eficiência em uma faixa de comprimento de onda incomparável, do ultravioleta ao infravermelho próximo.

A tecnologia também tem a capacidade de melhorar significativamente a comunicação quântica e os recursos de sensoriamento remoto.

"Um sensor precisa ser muito eficiente na detecção de luz. Em aplicações como radar quântico, vigilância, e operação noturna, muito poucas partículas de luz retornam ao dispositivo, "disse o investigador principal Michael Reimer, um membro do corpo docente do IQC e professor assistente no departamento de engenharia elétrica e de computação da Faculdade de Engenharia. "Nesses casos, você quer ser capaz de detectar cada fóton que chega. "

O sensor quântico de próxima geração projetado no laboratório de Reimer é tão rápido e eficiente que pode absorver e detectar uma única partícula de luz, chamado de fóton, e atualize para o próximo em nanossegundos. Os pesquisadores criaram uma série de nanofios cônicos que transformam os fótons em corrente elétrica que pode ser amplificada e detectada.

Sensoriamento remoto, imagens de alta velocidade do espaço, adquirir imagens 3D de alta resolução de longo alcance, comunicação quântica, e a detecção de oxigênio singlete para monitoramento de dose no tratamento do câncer são todas as aplicações que podem se beneficiar do tipo de detecção robusta de fóton único que este novo sensor quântico oferece.

A matriz de nanofios semicondutores atinge sua alta velocidade, resolução de tempo e eficiência graças à qualidade de seus materiais, o número de nanofios, perfil de dopagem e a otimização da forma e arranjo do nanofio. O sensor detecta um amplo espectro de luz com alta eficiência e alta resolução de temporização, tudo enquanto opera em temperatura ambiente. Reimer enfatiza que o espectro de absorção pode ser ampliado ainda mais com diferentes materiais.

"Este dispositivo usa nanofios de Fosfeto de Índio (InP). Mudando o material para Arseneto de Índio Gálio (InGaAs), por exemplo, pode estender a largura de banda ainda mais para comprimentos de onda de telecomunicações, mantendo o desempenho, "Reimer disse." É o estado da arte agora, com potencial para mais melhorias. "

Uma vez que o protótipo é embalado com os eletrônicos certos e refrigeração portátil, o sensor está pronto para testes além do laboratório. "Uma ampla gama de indústrias e campos de pesquisa se beneficiará de um sensor quântico com esses recursos, "disse Reimer.

Em colaboração com pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Eindhoven, Os arranjos de nanofios InP afilados para detecção eficiente de fóton único de alta velocidade em banda larga foram publicados em Nature Nanotechnology em 4 de março. Essa pesquisa foi realizada em parte graças ao financiamento do Canada First Research Excellence Fund (CFREF).