Des chercheurs américains ont développé une caméra à base de nanofils supraconducteurs capable de détecter des photons individuels avec une résolution 400 fois supérieure à celle existante à ce jour. Leur méthode est scalable et devrait permettre de créer des capteurs avec une résolution encore plus élevée, et assez sensible pour visualiser l’intérieur du cerveau.
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Les détecteurs de photons individuels sont capables de capturer des photons uniques, mais ils sont limités à quelques pixels et souvent assez volumineux. Cependant, une nouvelle caméra, beaucoup plus performante et compacte, pourrait ouvrir la voie à de nombreuses avancées dans différents domaines. Des chercheurs de l’Institut national pour les standards et la technologie (Nist) aux États-Unis ont réussi à créer une nouvelle caméra à photons avec une résolution 400 fois supérieure à la meilleure actuellement disponible.
L’appareil est un détecteur de photons individuels à base de nanofils supraconducteurs (SNSPD). Cette caméra peut détecter différentes fréquences lumineuses, de l’ultraviolet à l’infrarouge, en passant par le spectre visible, et capturer des images en quelques picosecondes. Chaque pixel est composé d’un nanofil refroidi à une température de 0,8 degré Kelvin (-272,35 °C) afin d’être supraconducteur. Le nanofil est alimenté de manière à perdre sa supraconductivité lorsqu’il est heurté par un photon.
Une matrice d’éléments chauffants pour collecter les données
Connecter individuellement un million de nanofils refroidis de cette manière serait impossible. Les chercheurs ont alors tenté d’intégrer un bus de données connecté à tous les détecteurs sur une rangée ou une colonne, simplifiant ainsi le câblage et limitant le nombre de fils qui relient l’appareil collecteur de données aux détecteurs placés dans un cryostat. Cependant, ce système a créé de nombreuses interférences.
Les chercheurs ont donc eu l’idée d’intégrer des éléments chauffants qui se déclenchent lorsque le nanofil perd sa supraconductivité. Ils chauffent le bus de données qui est également supraconducteur. Le bus perd sa supraconductivité à cet endroit, ce qui peut être détecté et transmis. Ce système permet d’isoler le bus de données des détecteurs et évite toute interférence.
Un système suffisamment sensible pour visualiser l’intérieur du cerveau
Les chercheurs ont ainsi réussi à construire une matrice de détecteurs de 800 lignes sur 500 colonnes, pour une résolution totale de 400 000 pixels. Grâce à leur système de bus de données et d’éléments chauffants, le système est scalable et devrait permettre la création de caméras supraconductrices de grande taille capables de détecter une large gamme du spectre électromagnétique.
Un tel appareil photo haute précision pourrait permettre des avancées dans les domaines de l’informatique quantique, de l’exploration spatiale et des communications. Cependant, le domaine le plus prometteur est l’imagerie cérébrale, offrant un système non invasif utilisant la lumière. La caméra serait capable de détecter la faible quantité de lumière qui traverse la tête, permettant d’obtenir des images en temps réel de l’ensemble du cerveau.
dans un article qui peut être bien référencé sur Google.
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