دستگاه، پیشنهاد شده توسط کین چونگ فونگ Kin Chung Fong از Raytheon BBN Technologies ماساچوست و همکارانش، یک ورق گرافن را بین دو لایه ماده ابررسانا ساندویچ می کند تا پیوندگاه جوزفسون ایجاد کند. در دماهای پایین و در غیاب فوتون، یک جریان ابررسانایی در دستگاه جریان می یابد. اما گرمای حاصل از یک فوتون به اندازه کافی برای گرم کردن گرافن کافی است تا پیوندگاه جوزفسون را تغییر دهد به طوری که هیچ جریان ابررسانایی نتواند شارش یابد. بنابراین فوتون‌ها را میتوان با رصد جریان دستگاه شناسایی کرد.

همه این کارها به لطف ساختارپیوندی منحصر به فرد گرافن است که منجر به تولید مواد با ظرفیت حرارتی الکترونی ناچیز می شود. این ویژگی تضمین می کند که حتی یک فوتون با انرژی کم هم می تواند به اندازه کافی مواد را برای قطع جریان ابررسانا گرم کرده و حرارت را به سرعت پراکنده کند، به طوری که اجازه می دهد آشکارساز بلافاصله تنظیم مجدد شود. بر طبق محاسبات گروه، این دستگاه می تواند فوتون های مادون قرمز مجزا را با نرخی تا یک میلیارد بار در ثانیه و فوتون های مایکروویو را با سرعت یک میلیون بار در ثانیه تشخیص دهد. این گروه همچنین پیشنهاد می کند که فوتون ها را از طریق موجبرها و حفره های فوتونی به دستگاه خود جفت کنند تا مطمئن شوند که هیچ فوتونی شمرده نشده باقی نمانده است.

این تحقیق در Physical Review Applied منتشر شده است.

منبع