近日，中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所李浩與尤立星團(tuán)隊(duì)，利用三明治結(jié)構(gòu)超導(dǎo)納米線、多線并行工作的方式，發(fā)展出最大計(jì)數(shù)率5GHz、光子數(shù)分辨率61的超高速、光子數(shù)可分辨光量子探測(cè)器。相關(guān)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(fā)表在《光子學(xué)研究》（Photonics Research）上，并入選編輯推薦。

近年來，超導(dǎo)納米線單光子探測(cè)器因高效率、低暗計(jì)數(shù)率和優(yōu)異的時(shí)間分辨率，在量子通信、光學(xué)量子計(jì)算和量子力學(xué)原理驗(yàn)證等方面應(yīng)用廣泛。

該團(tuán)隊(duì)研制了高效率、超高速、高光子數(shù)分辨率的超導(dǎo)探測(cè)器集成系統(tǒng)。為保證探測(cè)系統(tǒng)的輕便性和可靠性，該項(xiàng)目搭建了基于GM小型制冷機(jī)制冷集成系統(tǒng)。該系統(tǒng)支持64路電通道且最低工作溫度為2.3 K。探測(cè)器芯片在分布式布拉格反射器上集成64條超導(dǎo)納米線，兼顧提高光子吸收率和探測(cè)速度。經(jīng)表征，納米線制備良率為61/64，在1550 nm波長(zhǎng)下的系統(tǒng)探測(cè)效率達(dá)90%，最大計(jì)數(shù)率為5.2 GHz，探測(cè)效率下降3dB時(shí)計(jì)數(shù)率為1.7GHz，光子數(shù)分辨率為61。該探測(cè)系統(tǒng)的性能指標(biāo)有望支撐深空激光通信、高速率量子通信以及基礎(chǔ)量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)等應(yīng)用。

器件結(jié)構(gòu)（a）、超導(dǎo)納米線（b）、器件封裝（c）及制冷系統(tǒng)（d）

研究工作得到科技創(chuàng)新2030-重大專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)項(xiàng)目、上海市“揚(yáng)帆計(jì)劃”等的支持。

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