Исследователи из Университета Глазго продемонстрировали очередной рубеж светочувствительности цифровой камеры — менее одного фотона на пиксел. Добиться такого результата удалось с помощью пар спутанных фотонов, один из которых формирует изображение на матрице, а другой выступает в роли триггера, открывающего затвор.
Схема установки довольно проста. Источником света служит лазер, генерирующий поток фотонов, подвергнутых спонтанному параметрическому рассеянию. Благодаря тому, что исходящий луч почти коллинеарен, а ширина спектра составляет лишь 10 нм, пучки содержат значительное количество спутанных фотонов. Вышедший из лазера свет разделяется на две части: одна попадает на сверхчувствительный однопиксельный приёмник, а вторая фокусируется на матрице фотокамеры. Каждый фотон, попавший на однопиксельный приёмник, приводит к открытию затвора камеры в тот самый момент, когда на матрицу попадает парный фотон, который и формирует итоговое изображение.
Промежуток времени, в течение которого затвор открыт, составляет всего 15 наносекунд. Этого достаточно для фиксации парного фотона, но слишком мало для накопления шума. Поскольку для передачи информации от приёмника в камеру требуется время, второй фотон задерживается в оптической линии длиной 22 метра.
Для съёмки использовались объекты, просвечиваемые насквозь, при этом объект мог быть помещён как перед камерой, так и перед однопиксельным приёмником. Учёные успешно получали фотографию объекта на матрице в обоих случаях: из-за спутанности пары фотонов изображение формировалось и тогда, когда сквозь объект проходил фотон, спускающий триггер открытия затвора.
