De gevoeligheid van een kwantumdetector wordt gekenmerkt door zijn vermogen om onderscheid te maken tussen de aan- of afwezigheid van een enkel energiekwantum, zoals een foton of een elektron. De ultieme gevoeligheidslimiet voor een kwantumdetector wordt bepaald door het onzekerheidsprincipe van Heisenberg, dat stelt dat er een fundamentele afweging bestaat tussen de nauwkeurigheid waarmee twee complementaire variabelen, zoals positie en momentum, tegelijkertijd kunnen worden gemeten.

In de context van kwantumdetectie zijn de relevante variabelen de energie en het tijdstip van aankomst van een kwantumdeeltje. Het onzekerheidsprincipe van Heisenberg stelt dat het product van de onzekerheid in energie (ΔE) en de onzekerheid in de tijd (Δt) niet kleiner kan zijn dan een bepaalde waarde, gegeven door:

ΔE * Δt ≥ h/4π

waarbij h de constante van Plank is.

Dit betekent dat als een detector is ontworpen voor een zeer nauwkeurige meting van energie, hij een grotere onzekerheid in het tijdstip van aankomst moet accepteren, en omgekeerd. Met andere woorden:er is een fundamentele grens aan hoe gevoelig een kwantumdetector kan zijn bij het maken van onderscheid tussen de aan- of afwezigheid van een enkel kwantum aan energie.

Ondanks deze fundamentele limiet kunnen kwantumdetectoren opmerkelijke gevoeligheid bereiken via verschillende technieken en methodologieën. Bepaalde detectoren maken bijvoorbeeld gebruik van geavanceerde materialen en apparaten, zoals supergeleiders of halfgeleidernanostructuren, om ruis te minimaliseren en de signaaldetectie te verbeteren. Bovendien worden technieken zoals lock-in-versterking en cryogene koeling gebruikt om thermische ruis te verminderen en de gevoeligheid van de detector te vergroten.

De voortdurende vooruitgang in kwantumtechnologieën en materialen blijft de grenzen van de gevoeligheid van kwantumdetectoren verleggen. Deze ontwikkelingen zijn cruciaal voor verschillende toepassingen, waaronder kwantummetrologie, kwantuminformatieverwerking en fundamentele tests van de kwantummechanica. Door gebruik te maken van de eigenschappen van kwantumsystemen willen onderzoekers detectoren ontwikkelen die kwanta met ongekende precisie en gevoeligheid kunnen detecteren en manipuleren.