10月10日，安徽省量子信息工程技術(shù)研究中心發(fā)布消息稱，我國(guó)全球首款四通道超低噪聲半導(dǎo)體單光子探測(cè)器（以下簡(jiǎn)稱深度制冷單光子探測(cè)器）實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。該設(shè)備的探測(cè)效率、暗噪聲水平、集成度等多項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)上刷新世界紀(jì)錄，標(biāo)志著我國(guó)單光子探測(cè)技術(shù)進(jìn)入領(lǐng)跑階段，可為量子通信、單光子雷達(dá)、生物熒光成像、深空激光測(cè)距、單光子成像等應(yīng)用提供自主可控、性能領(lǐng)先的核心組件。

單光子探測(cè)器可以比作具備超凡視力的“眼睛”，能精準(zhǔn)捕捉和識(shí)別單個(gè)光子，是量子密鑰分發(fā)、熒光壽命成像、激光雷達(dá)等系統(tǒng)的核心組件。此前，國(guó)際上僅有單通道的同類工程化產(chǎn)品，復(fù)雜探測(cè)場(chǎng)景下需多臺(tái)協(xié)同，傳統(tǒng)制冷工藝也限制了探測(cè)能力的提升。這些短板是制約量子信息產(chǎn)業(yè)規(guī)模化落地的關(guān)鍵瓶頸。

“難點(diǎn)是如何在一個(gè)拳頭大小的制冷器上實(shí)現(xiàn)低溫、低噪聲、多通道?！笨拼髧?guó)盾量子技術(shù)股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱國(guó)盾量子）探測(cè)器負(fù)責(zé)人方余強(qiáng)表示，在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院的專利與技術(shù)許可基礎(chǔ)上，研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)3年多的努力，攻克了熱聲制冷機(jī)小型化、制冷器密封可靠性、通道間串?dāng)_抑制等技術(shù)難題，單個(gè)制冷器的最低工作溫度從此前的零下50℃降至零下120℃。在20%探測(cè)效率下，暗噪聲水平降低約90%，達(dá)到約100赫茲的超低值。

深度制冷單光子探測(cè)器的另一亮點(diǎn)是在國(guó)際上首創(chuàng)的四通道集成架構(gòu)，其體積僅為國(guó)際同類單通道產(chǎn)品的1/9，單臺(tái)就能完成此前多臺(tái)探測(cè)器協(xié)同才能實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜探測(cè)任務(wù)。這一高集成度的設(shè)計(jì)打破了過(guò)去體積大、功耗高、通道一致性差等局限，從而將產(chǎn)品最大探測(cè)效率從25%提升至35%，使極微弱光的探測(cè)靈敏度進(jìn)一步接近極限。

“將‘靈敏的光眼’升級(jí)成‘火眼金睛’，實(shí)現(xiàn)我國(guó)在量子信息源頭核心器件與組件環(huán)節(jié)的自給自足?！卑不帐×孔有畔⒐こ碳夹g(shù)研究中心主任唐世彪表示，新產(chǎn)品的關(guān)鍵性能、集成度、工程實(shí)用性等方面均實(shí)現(xiàn)國(guó)際領(lǐng)先，不僅打破了國(guó)際技術(shù)壟斷，也進(jìn)一步提升了我國(guó)在量子信息關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域的自主可控能力。

據(jù)悉，目前新型單光子探測(cè)器產(chǎn)品已服務(wù)于國(guó)內(nèi)頂尖科研單位，具備批量生產(chǎn)與交付能力。