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上海微系統所研制出光子數可分辨的超高速光量子探測器 或可支持深空激光通信
2024年06月13日 14:09:00
來源：化工儀器網 作者：楊 點擊量：8684
據了解，該探測器在探測效率和速度上均達到了國際領先水平。在1550nm波長下的系統探測效率高達90%，意味著在傳輸過程中，每100個光子中有90個能被探測器精準捕捉。
【化工儀器網 項目成果】超導納米線單光子探測器作為當前的主流器件，在量子通信、光學量子計算和量子力學原理驗證等領域具有廣泛應用。然而，傳統的超導納米線單光子探測器在探測速率和光子數分辨能力上存在一定的局限性。
近日，中國科學院上海微系統與信息技術研究所(以下簡稱“上海微系統所”)李浩與尤立星團隊，利用三明治結構超導納米線、多線并行工作的方式，發展出最大計數率5GHz、光子數分辨率61的超高速、光子數可分辨光量子探測器。
據了解，該探測器在探測效率和速度上均達到了國際領先水平。在1550nm波長下的系統探測效率高達90%，意味著在傳輸過程中，每100個光子中有90個能被探測器精準捕捉。同時，其光子數分辨率達到61，意味著探測器能夠同時辨別出多達61個光子的數量，這在光量子探測領域是一項重大進步。
值得一提的是，為了保證探測系統的輕便性和可靠性，研究團隊還搭建了基于GM小型制冷機制冷集成系統。該系統支持64路電通道，最低工作溫度為2.3K，為探測器提供了穩定的工作環境。同時，探測器芯片在分布式布拉格反射器上集成了64條超導納米線，既提高了光子吸收率，又保證了探測速度。
對于這項技術的研發背景，李浩表示：“隨著量子技術的快速發展，對光量子探測器的性能要求也越來越高。我們團隊一直致力于提高探測器的效率和速度，以滿足更廣泛的應用需求。此次成功研制出光子數可分辨的超高速光量子探測器，是我們多年努力的成果。”
上海微系統所此次的突破，不僅解決了傳統的超導納米線單光子探測器在探測速率和光子數分辨能力局限性，還為深空激光通信、高速率量子通信以及基礎量子光學實驗等領域提供了有力的技術支持。
相關研究成果以Superconducting single photon detector with speed of 5 GHz and photon number resolution of 61為題在線發表在《光子學研究》(Photonics Research)上，并入選編輯推薦。研究工作得到科技創新2030-重大專項、國家自然科學基金、中國科學院青年創新促進會項目、上海市“揚帆計劃”等的支持。
資料來源： 上海微系統與信息技術研究所
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