【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所的尤立星、李浩團隊在增強超導條帶光子探測器(SSPD)的光子數(shù)分辨能力方面取得了重要進展，首次在微米線SSPD上實現(xiàn)10光子數(shù)分辨和實時光子數(shù)讀出演示。相關成果以《具備10光子數(shù)分辨能力的大電感超導微米條帶光子探測器(Large-inductance superconducting microstrip photon detector enabling 10 photon-number resolution)》為題在線發(fā)表于Advanced Photonics(IF: 17.3)；并被國際光學工程學會(SPIE)在上做題為“Unlocking quantum precision: Expanded superconducting strips for enhanced photon-counting accuracy”的新聞專題報道。
 

　　光子數(shù)分辨探測(PNR)是量子光學的關鍵使能技術。傳統(tǒng)納米條帶SSPD可以高效率、高速度地探測單光子，但是僅具有微弱的光子數(shù)分辨能力，即使采用改進的低溫讀出電路也只能分辨3~4個光子。上海微系統(tǒng)所SSPD團隊深入研究了影響SSPD光子數(shù)分辨能力的因素，通過增加條帶的寬度和電感可以調(diào)控光子響應脈沖的上升沿斜率，獲得了增強的光子數(shù)分辨能力。通過將超導條帶加寬至微米級，在沒有使用低溫放大器情況下仍能獲得10個光子數(shù)分辨能力。此外，研究團隊還提出了一種雙通道時間相關讀出裝置，以實現(xiàn)實時光子數(shù)讀出，并將數(shù)據(jù)采集量降低了3個數(shù)量級。該結果凸顯了超導條帶光子探測器在實現(xiàn)高保真度和大動態(tài)范圍光子數(shù)分辨方面的潛力，有望進一步推動基于SSPD的量子信息技術發(fā)展。
 

　　論文第一作者為上海微系統(tǒng)所博士后孔令東和博士研究生張?zhí)熘?，通訊作者為孔令東博士和尤立星研究員。該研究得到了國家自然科學基金(62301541、61971408、61827823和12033007)，以及上海市揚帆計劃(23YF1456200)的支持。