从 4% 到 90%,我国超导单光子探测器突飞猛进

2019-09-11 15:37:36 来源:EEFOCUS
标签:

与非网9月11日讯,单光子探测器(SPD)是一种超低噪声器件,增强的灵敏度使其能够探测到光的最小能量量子——光子。单光子探测器可以对单个光子进行探测和计数,在许多可获得的信号强度仅为几个光子能量级的新兴应用中,单光子探测器可以一展身手。

 

作为国际战略新兴技术,量子信息领域面临着激烈的国际竞争,其核心元器件技术受到国际禁运的影响。高性能单光子探测器是量子调控中不可或缺的关键核心部件,也曾在国际禁运之列。

 

光子是光的最小单元,一个10瓦的灯泡1秒钟可以发出约1020个光子。”中国科学院上海微系统与信息技术研究所(以下简称上海微系统所)研究员尤立星博士向记者介绍,单光子探测技术就是探测一个光子的技术,代表光信号探测能力的极限。

 

单光子探测器对量子信息领域到底有多重要?

 

打个比方:假设一颗水滴是水的最小单元,通常情况下水龙头打开水哗哗哗流出来,而量子调控就像用水龙头控制每一颗水滴滴下来,单光子探测器相当于探测到滴下来的每一颗水滴。“我们就要把探测到的单个光子转化为电信号,当前的探测水平是,如果发射100个光子,我们可以探测到90个。”

 

 

单光子探测器的研发是一个非常复杂的系统工程,从材料生产、加工到系统集成必须从零开始探索。

 

在还没有自主掌握低温超导单光子探测器(SNSPD)核心技术之前,我国进行量子通信试验所使用的单光子探测器,效率只有20%,且噪声极大,与国际最高水平相差甚远。缺乏高性能单光子探测器已经严重影响到我国量子信息领域科学家与国外同行的竞争。

 

我国SNSPD从无到有,实现国内自主可控的同时,国际上单光子探测器技术水平也有了突飞猛进的发展。我国量子信息领域的快速发展也对SNSPD探测效率提出了更高需求。


尤立星介绍,2013年,美国采用硅化钨(WSi)材料研发的SNSPD探测效率最高可达93%,而我国当时采用氮化铌(NbN)材料制备的SNSPD探测效率只有4%。

 

“WSi材料制备的器件需要比NbN更低的工作温度,因此低温制冷装备的成本也要成倍地增加。”尤立星团队坚持在利用NbN材料开展SNSPD研发的方向上继续前进。

 

经过4年左右的钻研,2016年,团队终于在国际上率先实现NbN SNSPD器件在光纤通信1550纳米波长的探测效率超过90%,并持续保持NbN SNSPD器件效率世界纪录。

 

“新方法极大降低了杀死正常细胞的概率,专杀‘癌细胞’,是一种靶向治疗。”尤立星这样比喻。据悉,采用该方法的超低暗计数SNSPD系统探测效率可以在暗计数1赫兹条件下达到80%,居国际领先水平。目前该技术已获得了中、美、日三国专利授权。

 

SNSPD在效率等性能上的绝对优势能够推动其在量子通信、光量子计算、激光雷达、深空通信等多个领域拓展应用。在中科院新时期“面向国民经济主战场”的办院方针以及国家“双创”政策鼓励下,上海微系统所孵化成立了小型高科技公司,开展SNSPD技术的产业化运作。尤立星表示,目的是要解决国家的应用需求,通过市场化方式实现高科技的自我生存和技术迭代,在科研与产业之间搭建一座桥梁。

 

与非网整理自网络!

 
关注与非网微信 ( ee-focus )
限量版产业观察、行业动态、技术大餐每日推荐
享受快时代的精品慢阅读
 

 

作者简介
与非网 记者
与非网 记者

电子行业垂直媒体--与非网记者一枚,愿从海量行业资讯中淘得几粒金沙,与你分享!

继续阅读
Entegris收购安诺,拓宽过滤产品组合

—特种化学品和先进材料解决方案领域的领导厂商Entegris, Inc.(纳斯达克交易代码: ENTG)今天宣布已完成对安诺过滤的收购。安诺已成为Entegris 的子公司,隶属于微污染控制部门。安诺为一家过滤公司,行业覆盖广泛,包括制药、医疗等。安诺总部位于杭州国家级富阳经济技术开发区新登新区。

选择性波峰焊与传统波峰焊区别分析,谁更有优势?
选择性波峰焊与传统波峰焊区别分析,谁更有优势?

选择性波峰焊与传统波峰焊,两者间最明显的差异在于传统波峰焊中PCB的下部完全浸入液态焊料中,而在选择性波峰焊接中,仅有部分特定区域与焊料接触。

大联大诠鼎集团推出基于Richtek产品的直流无刷电机驱动应用之吊扇解决方案

2019年9月17日,致力于亚太地区市场的领先半导体元器件分销商---大联大控股宣布,其旗下诠鼎推出基于立锜科技(Richtek)RT7075及RM05N60的直流无刷电机驱动应用之吊扇解决方案。

一文读懂集成电路图
一文读懂集成电路图

看整机电路图、板块电路图和系统电路图都是看以集成电路为核心的电路图。应当怎样看集成电路图?看什么内容?应当达到什么要求呢?

量子通信的未来征途:梦想还是现实?

与非网9月11日讯,昨日,中国科学院与德国国立科学院联合举办了第一届双边研讨会。会上,中国科学院院士、中国科学技术大学常务副校长潘建伟进行那个了题为“梦想还是现实?量子通信的过去、现在与未来”的报告。

更多资讯
“一箭双星”成功发射北斗导航卫星,中国正向“完整系统”大步迈进
“一箭双星”成功发射北斗导航卫星,中国正向“完整系统”大步迈进

与非网9月24日讯,北斗卫星导航系统(以下简称北斗系统)是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要,自主建设、独立运行的卫星导航系统,是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。

代币化和去中心化两大难点待解,区块链并未发挥其全部实力
代币化和去中心化两大难点待解,区块链并未发挥其全部实力

与非网9月24日讯,Gartner报告指出,区块链实现代币化和去中心化之后,将发挥其最大的价值。

全球 5G 设备已达 129 款,用户占据 139.8 万
全球 5G 设备已达 129 款,用户占据 139.8 万

与非网9月24日讯,第五代移动通信技术(简称5G或5G技术)是最新一代蜂窝移动通信技术,也是即4G(LTE-A、WiMax)、3G(UMTS、LTE)和2G(GSM)系统之后的延伸。5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。

MediaTek市值创四年新高,瞄准5G市场

今年以来,MediaTek在董事长蔡明介和执行长蔡力行的带领下的股价持续攀升,不但市值重返6000亿元(新台币,下同),外资更对MediaTek喊出500元的目标价,并看好MediaTek在5G领域的发展。  

华为无意收购Oi或任何一家巴西电信企业

与非网9月23日讯,华为否认有意收购巴西电信运营商Oi集团或任何一家巴西电信企业,华为发表声明称,将致力与当地电信集团合作,为客户提供最佳服务。此前巴西媒体援引消息人士称,华为正与中国移动联手,洽购陷入财政困境的巴西最大综合电信服务提供商Oi集团。