光子計数とは？
こうしけいすう
光子計数とは、光を構成する粒子（光子）を一個ずつ検出・計測する技術で、極めて微弱な光の測定に用いられます。
光子計数（Photon Counting）とは、光を量子として一粒一粒（光子単位）で検出し、その個数を数える計測技術です。通常の光検出器が光の強度を連続的な電流として測るのに対し、光子計数では個々の光子が検出器に当たった際の電気パルスを一つひとつ識別して計数します。
原理と使用される検出器として、代表的な検出器には以下のものがあります。
- 光電子増倍管（PMT）：光子が当たると光電効果で電子を放出し、多段の増倍電極で電子を増幅してパルスとして検出する
- 雪崩フォトダイオード（APD）：半導体素子の雪崩増倍効果を利用した小型の検出器
- 超伝導ナノワイヤ単一光子検出器（SNSPD）：超伝導体を使った高感度・高速の最新検出器
応用分野は以下のとおりです。
- 天文学・宇宙観測：遠方の星や銀河からの微弱な光を高精度で検出
- 医療・バイオイメージング：蛍光顕微鏡での一分子検出、PET（陽電子放射断層撮影）
- 量子通信・量子暗号：単一光子を用いたセキュアな通信
- ライダー（LiDAR）：自動運転車や地形測量での距離計測
意義として、光子計数は光が極端に少ない環境でのみ有効な技術であり、量子光学・量子情報技術の基盤をなすとともに、科学計測の感度を飛躍的に向上させています。
使い方・例文
量子暗号通信では盗聴を防ぐために光子を一個ずつ送る必要があり、受信側で光子計数技術を使ってその到着を一粒ずつ確認します。
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