10月10日，安徽省量子信息工程技術研究中心發(fā)布消息稱，我國全球首款四通道超低噪聲半導體單光子探測器（以下簡稱深度制冷單光子探測器）實現(xiàn)量產。該設備的探測效率、暗噪聲水平、集成度等多項關鍵指標上刷新世界紀錄，標志著我國單光子探測技術進入領跑階段，可為量子通信、單光子雷達、生物熒光成像、深空激光測距、單光子成像等應用提供自主可控、性能領先的核心組件。
單光子探測器可以比作具備超凡視力的“眼睛”，能精準捕捉和識別單個光子，是量子密鑰分發(fā)、熒光壽命成像、激光雷達等系統(tǒng)的核心組件。此前，國際上僅有單通道的同類工程化產品，復雜探測場景下需多臺協(xié)同，傳統(tǒng)制冷工藝也限制了探測能力的提升。這些短板是制約量子信息產業(yè)規(guī)模化落地的關鍵瓶頸。
“難點是如何在一個拳頭大小的制冷器上實現(xiàn)低溫、低噪聲、多通道。”科大國盾量子技術股份有限公司（以下簡稱國盾量子）探測器負責人方余強表示，在中國科學技術大學和中國科學院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院的專利與技術許可基礎上，研發(fā)團隊經過3年多的努力，攻克了熱聲制冷機小型化、制冷器密封可靠性、通道間串擾抑制等技術難題，單個制冷器的最低工作溫度從此前的零下50℃降至零下120℃。在20%探測效率下，暗噪聲水平降低約90%，達到約100赫茲的超低值。
深度制冷單光子探測器的另一亮點是在國際上首創(chuàng)的四通道集成架構，其體積僅為國際同類單通道產品的1/9，單臺就能完成此前多臺探測器協(xié)同才能實現(xiàn)的復雜探測任務。這一高集成度的設計打破了過去體積大、功耗高、通道一致性差等局限，從而將產品最大探測效率從25%提升至35%，使極微弱光的探測靈敏度進一步接近極限。
“將‘靈敏的光眼’升級成‘火眼金睛’，實現(xiàn)我國在量子信息源頭核心器件與組件環(huán)節(jié)的自給自足。”安徽省量子信息工程技術研究中心主任唐世彪表示，新產品的關鍵性能、集成度、工程實用性等方面均實現(xiàn)國際領先，不僅打破了國際技術壟斷，也進一步提升了我國在量子信息關鍵核心技術領域的自主可控能力。
據(jù)悉，目前新型單光子探測器產品已服務于國內頂尖科研單位，具備批量生產與交付能力。
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