科技 | 全球首款！四通道超低噪聲單光子探測器成功研制

據(jù)媒體報道，安徽省量子信息工程技術(shù)研究中心實現(xiàn)里程碑式突破——全球首款四通道超低噪聲單光子探測器完成工程化量產(chǎn)。

這項成果在探測效率、暗噪聲抑制、多通道集成度等核心指標上均刷新世界紀錄，標志著我國在單光子探測領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從跟跑到領(lǐng)跑的跨越式發(fā)展，為量子通信、深空激光測距、單光子雷達等尖端技術(shù)提供自主可控的“光子之眼”。

該探測器被喻為擁有“光子級視覺”的超靈敏感知系統(tǒng)，可精準捕獲單個光子信號。研發(fā)團隊歷時三年攻克三大技術(shù)壁壘：首創(chuàng)微型化熱聲制冷技術(shù)，將制冷器最低工作溫度從-50℃降至-120℃，實現(xiàn)極低溫環(huán)境穩(wěn)定運行；創(chuàng)新密封工藝使設(shè)備可靠性提升3倍以上；采用四通道深度集成設(shè)計，體積僅為國際單通道產(chǎn)品的1/9，通道間串擾抑制率達99.9%。

全球首款四通道超低噪聲半導(dǎo)體單光子探測器。圖片來源：安徽省量子信息工程技術(shù)研究中心

由此，設(shè)備在20%探測效率下的暗噪聲降至100Hz級別，較傳統(tǒng)產(chǎn)品降低90%，對單光子級微弱信號的捕獲靈敏度逼近物理極限。

工程化突破改寫行業(yè)格局。此前全球單光子探測器受限于單通道架構(gòu)與龐大體積，復(fù)雜場景需多臺設(shè)備協(xié)同，而四通道集成方案使單臺設(shè)備即可完成多維探測任務(wù)。

目前該產(chǎn)品已批量應(yīng)用于星地量子通信干線、深海激光探測系統(tǒng)等國家重大工程，其高集成度特性更將推動單光子成像儀微型化，為醫(yī)療熒光檢測、暗物質(zhì)觀測等科研領(lǐng)域提供新一代工具。

研發(fā)團隊正加速推進芯片化迭代，計劃將探測器尺寸壓縮至現(xiàn)有產(chǎn)品的1/5，功耗降低60%。這項技術(shù)突破不僅為構(gòu)建下一代星地一體量子互聯(lián)網(wǎng)奠定硬件基礎(chǔ)，更使我國在高精度激光制導(dǎo)、深空探測等戰(zhàn)略領(lǐng)域掌握核心傳感器自主權(quán)，開啟“單光子感知時代”的中國方案。

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來源：快科技、科技日報

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