Per catturare con successo un fotone, è necessario eseguire diversi passaggi:
1.Riduci il rumore di fondo:
Poiché i fotoni sono segnali molto deboli, è essenziale ridurre al minimo il rumore di fondo e le interferenze. Ciò può essere ottenuto raffreddando l’apparato sperimentale a temperature molto basse, schermandolo da fonti di luce esterne e utilizzando rilevatori specializzati ad alta sensibilità.
2.Utilizzare fotomoltiplicatori o fotodiodi a valanga (APD):
Questi dispositivi sono estremamente sensibili alla luce e possono rilevare singoli fotoni. Quando un fotone colpisce il fotomoltiplicatore o APD, innesca una cascata di eventi elettronici, amplificando il segnale a livelli rilevabili.
3.Impiego di tecniche risolte nel tempo:
Poiché i fotoni viaggiano alla velocità della luce, il loro rilevamento può essere sincronizzato con precisione. I ricercatori utilizzano dispositivi elettronici di temporizzazione ad alta risoluzione per registrare il momento esatto in cui viene rilevato un fotone. Queste informazioni temporali possono essere utilizzate per distinguere tra singoli fotoni e altre fonti di rumore.
4.Diodi a valanga a fotone singolo (SPAD):
Gli SPAD sono dispositivi a stato solido progettati specificatamente per rilevare singoli fotoni. Funzionano secondo il principio della moltiplicazione a valanga, dove un singolo fotone può innescare una valanga autosufficiente di portatori di carica, risultando in un segnale elettrico rilevabile.
5.Tecniche di conteggio dei fotoni:
In molti esperimenti, non si tratta solo di catturare un singolo fotone, ma di contare il numero di fotoni che arrivano al rilevatore in uno specifico intervallo di tempo. L'elettronica per il conteggio dei fotoni può misurare con precisione i tempi di arrivo e contare i singoli fotoni.
Vale la pena notare che mentre possiamo rilevare e studiare i singoli fotoni, "catturarli" in senso fisico non è possibile a causa della loro natura quantistica. Sono descritti più accuratamente come interagenti e assorbiti dai rilevatori.
Per quanto riguarda il silenziamento del sole, non è fattibile né necessario silenziare l'intero sole per catturare un fotone. Tuttavia, ridurre la luce di fondo e il rumore provenienti da altre fonti è fondamentale per il successo degli esperimenti di rilevamento di singoli fotoni.
