Американские исследователи из Массачуссетсского технологического института разработали принципиально новую модель детектора, обеспечивающего эффективный захват фотонов. Группе Карла Берггрена удалось почти втрое повысить коэффициент поглощения световых фотонов по сравнению с предшествующим рекордом: вместо 20-процентного КПД они добились 57-процентного.
Важнейшим практическим результатом может стать обеспечение стабильной высокоскоростной передачи данных в космосе. Как известно, до сих пор единственным каналом связи между Землей и различными космическими аппаратами остается пересылка информации на радиочастотах. Однако пропускная способность радиоканала крайне низка: так, один из флагманов NASA, космический зонд Mars Odyssey, добравшийся до пункта назначения -- Красной Планеты в 2002 году, пересылает информацию на Землю с черепашьей по нынешним меркам скоростью: 128 тыс. бит в секунду.
По словам Карла Берггрена, "при использующихся сегодня радиочастотных технологиях для получения важной научной информации с Марса на Землю ученым приходится ждать несколько часов, тогда как нормальная оптическая линия обеспечит передачу этих данных на несколько порядков быстрее".
Столь большой скачок в пропускной способности лазеров по сравнению с радиопередатчиками достигается благодаря различной длине световых волн, переносящих данные. Например, планировавшийся к запуску в 2005 году зонд Mars Telecommunications Orbiter (этот проект NASA по финансовым соображениям свернула) должен был использовать инфракрасный свет с длиной волны в 1,06 микрона -- в несколько тысяч раз более короткой, чем стандартные радиоволны. Скорость распространения инфракрасных волн и радиоволн в космосе одна и та же, но более короткие инфракрасные волны обеспечивают перенос значительно большего объема информации в единицу времени.
Основной проблемой при передаче информации по оптическим каналам сегодня является наличие мощного облачного слоя в атмосфере Земли, рассеивающего световые частицы и резко ослабляющего принимаемый детекторами сигнал. Берггрен и его коллеги смогли существенно увеличить чувствительность своего детектора прежде всего благодаря включению в его состав сверхтонкой нанопроволоки из нитрида ниобия. Эта нанопроволока обладает уникальными сверхпроводящими свойствами: в ходе экспериментов американские ученые охлаждали детектор до 1,8 градуса Кельвина и, поскольку при такой температуре электрическое сопротивление нанопроволоки становилось практически нулевым, любой, даже самый слабый поток фотонов, попадая в детектор, генерировал в ответ электрический ток.
