Os cientistas do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos (NIST) realizaram um avanço significativo na tecnologia de imagem, criando uma câmera supercondutora revolucionária composta por 400.000 pixels. Esta câmera possui uma capacidade extraordinária de detecção, sendo capaz de identificar fótons individuais. Sua estrutura é baseada em uma matriz de fios supercondutores, que permanecem sem resistência até serem atingidos por um fóton, ocasionando a interrupção da supercondutividade e gerando um sinal detectável. Através da combinação precisa das localizações e intensidades desses sinais, a câmera é capaz de produzir uma imagem de alta resolução.
A arquitetura inovadora desta câmera supercondutora permite sua escalabilidade, abrindo caminho para a criação de dispositivos ainda maiores, capazes de realizar detecções em vastas áreas do espectro eletromagnético. Tal capacidade a torna uma ferramenta extremamente valiosa para uma variedade de aplicações, desde observações astronômicas de galáxias distantes e planetas fora do nosso sistema solar, até pesquisas biomédicas, onde a luz infravermelha próxima é utilizada para explorar os tecidos humanos em detalhes.
Essa conquista representa um marco, pois dispositivos similares têm sido desenvolvidos há décadas, mas até agora, possuíam uma quantidade significativamente menor de pixels. Esta versão atualizada da câmera supercondutora possui 400 vezes mais pixels do que qualquer outro dispositivo semelhante disponível no mercado, superando limitações de versões anteriores que produziam imagens de baixa qualidade.
O sistema especial de leitura implementado pelos pesquisadores do NIST é um aspecto crucial que tornou possível a construção dessa câmera supercondutora de altíssima resolução. Este avanço abre portas para aplicações em ambientes de baixa luminosidade, como a observação de galáxias pouco luminosas e planetas fora do nosso sistema solar, a medição de luz em computadores quânticos baseados em fótons e estudos biomédicos que se beneficiam do uso de luz infravermelha próxima para uma análise detalhada dos tecidos humanos.
A resfriamento dos componentes supercondutores da câmera, compostos por centenas de milhares de fios, representou um desafio significativo no passado. Era uma tarefa árdua conectar cada fio a um sistema de resfriamento. No entanto, essa barreira foi superada pelos pesquisadores Adam McCaughan e Bakhrom Oripov, em colaboração com colegas do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA e da Universidade do Colorado Boulder. Eles inovaram ao organizar os fios em múltiplas linhas e colunas, semelhante a um jogo da velha, onde cada ponto de interseção representa um pixel. Posteriormente, conseguiram combinar os sinais de vários pixels em um pequeno número de nanofios de leitura à temperatura ambiente.
Os detectores da câmera são extremamente precisos, capazes de identificar variações no tempo de chegada dos sinais com uma precisão de até 50 trilionésimos de segundo e detectar até 100.000 fótons por segundo atingindo a grade. McCaughan enfatizou que a tecnologia de leitura pode ser facilmente adaptada para câmeras ainda maiores, antecipando a disponibilidade de câmeras supercondutoras de fótons únicos com dezenas ou mesmo centenas de milhões de pixels em um futuro próximo.
A equipe de pesquisa está agora focada em aprimorar ainda mais a sensibilidade da câmera protótipo, com o objetivo de capturar praticamente todos os fótons incidentes. Isso habilitará a câmera para empregar técnicas avançadas de imagem quântica, representando um avanço significativo em diversos campos, incluindo astronomia e imagem médica, com potencial para transformar radicalmente essas disciplinas.
Fonte:
https://www.universetoday.com/163959/a-new-superconducting-camera-can-resolve-single-photons/
