Mówimy bowiem o urządzeniu, które zapewnia rozdzielczość wynoszącą 400 000 pikseli. To wynik 400 razy lepszy niż jakakolwiek inna nadprzewodząca kamera pozostająca w użyciu. O szczegółach prowadzonych w tej sprawie eksperymentów czytamy na łamach Nature. Jak się okazuje, dokonany postęp powinien zapewnić praktyczne korzyści w wielu różnych dziedzinach, od obrazowania ludzkiego mózgu, po obserwowanie odległych części wszechświata.
Czytaj też: Samsung szykuje ważną zmianę dla swojej budżetowej serii Galaxy A
Jak w ogóle powstała ta niezwykła kamera? Naukowcy wykorzystali w tym celu szereg ultracienkich przewodów elektrycznych, które zostały schłodzone do temperatury bliskiej zera absolutnego. W takich okolicznościach uzyskali nadprzewodnictwo, czyli pożądany stan, w którym energia może być przesyłana bez strat. Co ciekawe, zastosowana koncepcja pozwoliła na uzyskanie bardzo wysokiej dokładności, ponieważ możliwe jest uwiecznienie nawet pojedynczego fotonu.
I choć takie urządzenia, tj. kamery nadprzewodzące zdolne do wykrywania pojedynczych fotonów, powstały już przed laty, to rozdzielczość dostarczanych przez nie obrazów była zdecydowanie mniejsza. Teraz mówimy natomiast o znacznie wyśrubowanym rezultacie, około 400-krotnie lepszym od dotychczasowych.
Nadprzewodząca kamera zaprojektowana przez naukowców z NIST osiąga rozdzielczość 400-krotnie wyższą od dotychczasowych
Najwięcej trudności w prowadzonych eksperymentach przysparzał fakt, iż każdy z nadprzewodzących elementów kamery musiał zostać schłodzony do skrajnie niskich temperatur. Oczywiście podłączenie każdego pojedynczego piksela do układu chłodzenia byłoby praktycznie niemożliwe, dlatego członkowie zespołu badawczego zastosowali pewną sztuczkę. Polegała ona na połączeniu sygnałów z wielu pikseli na przewodach odczytujących temperaturę pokojową.
Kluczem do sukcesu było również wykorzystanie faktu, że pojedynczy foton może zatrzymać nadprzewodnictwo. W takich okolicznościach prąd przestaje płynąć bez oporu i trafia do małego rezystancyjnego elementu grzejnego podłączonego do każdego piksela. Pojawia się także łatwy do wykrycia sygnał. Rejestrując owe sygnały naukowcy sprawili, że możliwe było wykrywanie nieprawidłowości oraz mierzenie różnic w czasie dotarcia sygnałów. Te różnice mogą być naprawdę minimalne i wynosić na przykład 50 bilionowych części sekundy. Co więcej, możliwe jest śledzenie nawet 100 000 fotonów na sekundę.
Czytaj też: W końcu wiadomo, dlaczego Betelgeza kilka lat temu zaczęła gasnąć, a potem wróciła do zdrowia
Dalsze poprawki pozwoliły na osiągnięcie naprawdę imponujących rezultatów. Dość powiedzieć, że wystarczyło zaledwie kilka tygodni, aby zwiększyć rozdzielczość z 20 00 do 400 000. Autorzy są natomiast przekonani, że możliwe będzie dalsze bicie rekordów. Ich zdaniem kwestią czasu jest zaprojektowanie kamer nadprzewodzących z dziesiątkami lub setkami milionów pikseli. Jak na razie naukowcy skupiają się natomiast na zwiększeniu czułości swojego urządzenia, dzięki czemu będzie ono mogło działać nawet w najbardziej wymagających warunkach.