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掌上營(yíng)業(yè)廳
隨著科技發(fā)展，光的作用已不再局限于照明，而是作為一種重要信息載體，在量子科技、生物成像、激光測(cè)距等諸多領(lǐng)域扮演不可或缺的角色。對(duì)單光子的精準(zhǔn)探測(cè)，是推動(dòng)這些前沿技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。
近日，在中國(guó)科大和量子創(chuàng)新研究院的專(zhuān)利與技術(shù)許可基礎(chǔ)上，中電信量子集團(tuán)控股的國(guó)盾量子成功實(shí)現(xiàn)全球首款工程化四通道超低噪聲半導(dǎo)體單光子探測(cè)器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“深度制冷單光子探測(cè)器”）的量產(chǎn)落地。其探測(cè)效率、暗噪聲水平、集成度等多項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)刷新世界紀(jì)錄，標(biāo)志著我國(guó)單光子探測(cè)技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)跑水平。
深度制冷單光子探測(cè)器
單光子探測(cè)器：量子信息核心組件
光子是量子信息的理想載體。實(shí)現(xiàn)單光子的制備、操縱和測(cè)量，是量子通信、量子計(jì)算、量子精密測(cè)量等領(lǐng)域的底層技術(shù)基石。
單光子探測(cè)器像是敏銳的“眼睛”，能精準(zhǔn)探測(cè)識(shí)別單個(gè)光子，實(shí)現(xiàn)量子信息的測(cè)量與讀取，是上述量子信息領(lǐng)域的核心組件。
深度制冷單光子探測(cè)器：性能?chē)?guó)際領(lǐng)先
在實(shí)際應(yīng)用中，單光子探測(cè)器的性能直接影響著量子密鑰分發(fā)、光量子計(jì)算機(jī)、單光子成像等現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的能力上限。為滿(mǎn)足實(shí)用化發(fā)展需求，國(guó)盾量子攜手中國(guó)科大等單位，歷經(jīng)三年攻關(guān)，推出綜合性能遠(yuǎn)超國(guó)際同類(lèi)產(chǎn)品的深度制冷單光子探測(cè)器。
01 工作溫度大幅降低
傳統(tǒng)制冷方案基于熱電制冷或斯特林制冷技術(shù)，最低工作溫度為-90℃。本產(chǎn)品首創(chuàng)性引入熱聲制冷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了-120℃的超低溫環(huán)境。
02 探測(cè)能力大幅提升
核心器件采用國(guó)產(chǎn)高性能負(fù)反饋雪崩光電二極管，產(chǎn)品關(guān)鍵性能全面領(lǐng)先。20%探測(cè)效率下，產(chǎn)品暗計(jì)數(shù)率低至約100Hz，最大探測(cè)效率達(dá)35%。
03 實(shí)用性大幅提升
面對(duì)實(shí)際應(yīng)用中的多路探測(cè)需求，產(chǎn)品首創(chuàng)了四通道集成架構(gòu)。單臺(tái)探測(cè)器即可完成此前需多臺(tái)協(xié)同完成的復(fù)雜任務(wù)，極大提升了工程應(yīng)用水平。
04 集成度大幅提升
得益于國(guó)盾量子在小型化、芯片化、集成化上的經(jīng)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)，四通道產(chǎn)品體積僅為國(guó)際同類(lèi)單通道產(chǎn)品的1/9。功耗、成本也隨之大幅降低，為規(guī)模化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
深度制冷單光子探測(cè)器實(shí)現(xiàn)了從“眼睛”到“火眼金睛”的跨越，產(chǎn)品服務(wù)于國(guó)內(nèi)頂尖科研單位，具備批量生產(chǎn)與交付能力。
從跟跑到領(lǐng)跑：關(guān)鍵核心技術(shù)自主可控
作為核心組件，單光子探測(cè)器曾是我國(guó)量子信息產(chǎn)業(yè)化必須攻克的“卡脖子”難題。早年間，價(jià)格高昂且良品率低的國(guó)際產(chǎn)品，嚴(yán)重制約著相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
面對(duì)核心組件受制于人的被動(dòng)局面，團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)上千次實(shí)驗(yàn)攻關(guān)，研制出性能顯著優(yōu)于國(guó)際同類(lèi)產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)單光子探測(cè)器。產(chǎn)品支持了世界首條千公里級(jí)量子保密通信“京滬干線(xiàn)”“天地一體廣域量子保密通信網(wǎng)絡(luò)”等重大項(xiàng)目，為量子通信的規(guī)?；l(fā)展奠定基礎(chǔ)。
目前，單光子探測(cè)器滿(mǎn)足900-1700nm近紅外波段、400-900nm可見(jiàn)光波段等絕大部分單光子探測(cè)應(yīng)用場(chǎng)景，可為超遠(yuǎn)距離量子密鑰分發(fā)、單光子成像等實(shí)際應(yīng)用提供高性?xún)r(jià)比的單光子探測(cè)方案。
未來(lái)，中電信量子集團(tuán)將沿著小型化、芯片化、集成化的發(fā)展路徑，推動(dòng)產(chǎn)品加快走向規(guī)?；瘧?yīng)用，為下一代星地一體量子通信網(wǎng)絡(luò)、高精度激光雷達(dá)等重大工程提供關(guān)鍵支撐。
