超导纳米线单光子探测技术

【摘要】：超导纳米线单光子探测(SNSPD:Superconducting Nanowire Single Photon Detection/Detector)是基于超导纳米线在吸收光子后局域有阻区的产生和消失的过程来实现单光子探测的。SNSPD技术自本世纪初发现以来,得到了飞速的发展。一方面研究结果显示其探测效率、暗计数、时间抖动、速度等性能指标都明显优于传统的半导体器件。另外一方面它优越的性能在量子信息、深空通信、激光测距、传感、生物荧光光谱和芯片检测等众多领域得到了充分的验证。上海微系统所自2007年开始启动SNSPD相关技术研究,目前已掌握SNSPD材料、器件和系统集成的全部核心关键技术。并且在器件探测效率、暗计数、时间抖动等方面获得了系列国际领先的结果。比如基于NbN的SNSPD器件探测效率达到90%;实现暗计数1Hz以下的低暗计数高效率(80%)SNSPD器件;超低抖动(15 ps)的SNSPD等等。通过和中科大、上海天文台、清华大学等单位合作,成功将SNSPD应用到量子信息(量子通信、量子模拟、量子隐形传态、量子指纹等)、卫星激光测距等领域。创造400公里光纤量子密钥分发等多项世界纪录,有力的推动了我国乃至世界量子信息技术发展;首次实现了基于SNSPD的3000公里的卫星激光测距,精度达到8 mm。其中在2014年200公里量子密钥分发的合作研究成果获得了当年度两院院士评选的十大科技进展。此外,上海微系统所已成立上海赋同科技有限公司,开展SNSPD器件和系统的产业化工作,已实现了国内外商业化销售,产生了很好的社会和经济效益。

【作者单位】：中国科学院上海微系统与信息技术研究所超导实验室,中国科学院超导电子学卓越创新中心
【分类号】：TB383.1