基于9根相互交错纳米线结构的高速超导纳米线单光子探测器取得重要进展

    超导纳米线单光子探测器（SNSPD）由于其优异的性能，在量子密钥分发、深空光通信、量子指纹、激光测距和成像等领域具有广阔的应用前景。其中，计数率是SNSPD的关键技术指标之一。长纳米线带来的大动态电感导致目前实用的 SNSPD的计数率通常只能达到几十MHz，然而它对于实现高效光耦合却是必需的。相关研究表明用多个单独纳米线的阵列来替换长的单根纳米线可以同时降低动态电感且提高探测速度。

   近期，在国家重点研发计划“量子调控与量子信息”重点专项项目支持下，中国科学院上海微系统与信息技术研究所尤立星课题组报道了在1550 nm的低光子通量极限下，利用9根相互交错的纳米线阵列，实现了70％系统探测效率（SDE）和200 Hz暗计数率的高速SNSPD阵列。在光子通量为1.26×1010光子/s时，其最大计数率达到了0.93 GHz，此时SDE为 ~7.4%；当计数率为 200 MHz时，其SDE超过了50％。该项研究工作将有利于促进SNSPD的发展，使得SNSPD在量子密钥分发和遥感遥测等众多前沿科学和应用领域中扮演重要的角色。该项研究工作于2018年5月18日发表于Superconductor Science and Technology杂志上。

图.（a）九根相互交错纳米线 SNSPD 阵列的 SEM 照片（图中虚线圆圈表示直径为 15μm 的光敏区域）；
（b）SNSPD 芯片封装盒；（c）装载了 SNSPD 阵列的 G-M 制冷系统。