【儀表網 儀表研發】超導納米線單光子探測器(SNSPD：Superconducting nanowire single-photon detector)是本世紀初出現的一種新型的單光子探測技術，其探測效率、暗計數、時間抖動等性能指標明顯優于傳統的半導體單光子探測器，受到了國內外學術界的廣泛關注，并已經廣泛的應用于量子通信、量子計算等領域，并有力推動了量子信息技術的發展。
在光纖通信納米工作波長，美國國家標準與技術研究所等人采用極低溫超導材料制備的SNSPD，實現了高探測效率達。然而，WSi-SNSPD通常工作在以下工作溫度，必須采用昂貴復雜的深低溫制冷機(比如稀釋制冷機等)，這極大限制了這類高性能單光子探測器的應用。
國內外眾多研究人員在努力研究采用更高超導轉變溫度的NbN材料的SNSPD，以期在以上工作溫度實現高探測效率，采用小型化用戶友好的閉合循環制冷機就可以工作，可以大大降低使用成本。經過十多年的努力，NbN-SNSPD探測效率高只達到左右，和WSi-SNSPD探測效率有明顯差距。要想達到以上的探測效率，需要同時對多個不同的參數(光耦合效率、光吸收效率、本征探測效率等)進行優化，到目前為止尚未有成功報道。
中科院上海微系統所(中科院超導電子學創新中心)的尤立星研究員團隊開展超導單光子探測研究近10年，在探測器研制和應用方面取得了多項成果，受到了國內外廣泛關注。和中科大潘建偉院士團隊合作，曾多次創造量子信息領域的實驗的世界紀錄，并保持了目前光纖量子通信404公里世界紀錄。
該團隊的新成果揭示：基于小型閉合循環制冷機，2.1K工作溫度下，NbN-SNSPD系統探測效率(1550 nm工作波長)可以超過90%。隨著溫度降低到1.8K，探測效率可以進一步提升到92%。SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy 2017年第12期以封面文章報道了這一發現 。日本情報通信研究機構SNSPD研究學者Shigehito Miki在雜志同期以“Quest towards ultimate performance in superconducting nanowire single photon detectors”為題進行了評述。論文作者為張偉君助理研究員，論文通信作者為尤立星研究員。
論文發表后收到了科技屆廣泛關注。眾多國外科技媒體以“Practical superconducting nanowire single photon detector with record detection efficiency over 90 percent”或“Researchers develop practical superconducting nanowire single photon detector with record detection efficiency”等標題報道或轉載該成果。中國科學院英文網站也轉載了相關報道。
本文工作獲得了國家重點研發計劃項目“高性能單光子探測技術”(2017YFA0304000)、中科院B類戰略先導專項“超導電子器件應用基礎研究”、自然科學基金以及上海市科委等項目資助。
(原標題：上海微系統所實現實用化超導單光子探測器性能突破90%)
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