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、激光測距等諸多領(lǐng)域扮演不可或缺的角色。對單光子的精準探測，是推動這些前沿技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。

近日，在中國科大和量子創(chuàng)新研究院的專利與技術(shù)許可基礎(chǔ)上，中電信量子集團控股的國盾量子成功實現(xiàn)全球首款工程化四通道超低噪聲半導(dǎo)體單光子探測器（以下簡稱“深度制冷單光子探測器”）的量產(chǎn)落地。其探測效率、暗噪聲水平、集成度等多項關(guān)鍵指標刷新世界紀錄，標志著我國單光子探測技術(shù)處于國際領(lǐng)跑水平。

深度制冷單光子探測器

單光子探測器：量子信息核心組件

光子是量子信息的理想載體。實現(xiàn)單光子的制備、操縱和測量，是量子通信、量子計算、量子精密測量等領(lǐng)域的底層技術(shù)基石。

單光子探測器像是敏銳的“眼睛”，能精準探測識別單個光子，實現(xiàn)量子信息的測量與讀取，是上述量子信息領(lǐng)域的核心組件。

深度制冷單光子探測器：性能國際領(lǐng)先

在實際應(yīng)用中，單光子探測器的性能直接影響著量子密鑰分發(fā)、光量子計算機、單光子成像等現(xiàn)實應(yīng)用的能力上限。為滿足實用化發(fā)展需求，國盾量子攜手中國科大等單位，歷經(jīng)三年攻關(guān)，推出綜合性能遠超國際同類產(chǎn)品的深度制冷單光子探測器。

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)，實現(xiàn)了-120℃的超低溫環(huán)境。

02 探測能力大幅提升 

核心器件采用國產(chǎn)高性能負反饋雪崩光電二極管，產(chǎn)品關(guān)鍵性能全面領(lǐng)先。20%探測效率下，產(chǎn)品暗計數(shù)率低至約100Hz，最大探測效率達35%。

03 實用性大幅提升 

面對實際應(yīng)用中的多路探測需求，產(chǎn)品首創(chuàng)了四通道集成架構(gòu)。單臺探測器即可完成此前需多臺協(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 

得益于國盾量子在小型化、芯片化、集成化上的經(jīng)驗優(yōu)勢，四通道產(chǎn)品體積僅為國際同類單通道產(chǎn)品的1/9。功耗、成本也隨之大幅降低，為規(guī)?；瘧?yīng)用奠定基礎(chǔ)。

深度制冷單光子探測器實現(xiàn)了從“眼睛”到“火眼金睛”的跨越，產(chǎn)品服務(wù)于國內(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，單光子探測器曾是我國量子信息產(chǎn)業(yè)化必須攻克的“卡脖子”難題。早年間，價格高昂且良品率低的國際產(chǎn)品，嚴重制約著相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

面對核心組件受制于人的被動局面，團隊歷經(jīng)上千次實驗攻關(guān)，研制出性能顯著優(yōu)于國際同類產(chǎn)品的國產(chǎn)單光子探測器。產(chǎn)品支持了世界首條千公里級量子保密通信“京滬干線”“天地一體廣域量子保密通信網(wǎng)絡(luò)”等重大項目，為量子通信的規(guī)?；l(fā)展奠定基礎(chǔ)。

目前，單光子探測器滿足900-1700nm近紅外波段、400-900nm可見光波段等絕大部分單光子探測應(yīng)用場景，可為超遠距離量子密鑰分發(fā)、單光子成像等實際應(yīng)用提供高性價比的單光子探測方案。

未來，中電信量子集團將沿著小型化、芯片化、集成化的發(fā)展路徑，推動產(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)、高精度激光雷達等重大工程提供關(guān)鍵支撐。