記者從安徽省量子信息工程技術(shù)研究中心獲悉,10月10日,全球首款四通道超低噪聲半導(dǎo)體單光子探測器(以下簡稱“單光子探測器”)在合肥量產(chǎn)落地。
據(jù)了解,單光子探測器可以比作具備超凡視力的“眼睛”,能精準捕捉和識別單個光子,是量子密鑰分發(fā)、熒光壽命成像、激光雷達等系統(tǒng)的核心組件。

該設(shè)備在探測效率、暗噪聲水平、集成度等多項關(guān)鍵指標(biāo)刷新世界紀錄,標(biāo)志著我國單光子探測技術(shù)進入領(lǐng)跑階段,可為量子通信、單光子雷達、生物熒光成像、深空激光測距、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。
從“靈敏的光眼”到“火眼金睛”
據(jù)介紹,量子科技頭部上市公司國盾量子是該款單光子探測器設(shè)備的研發(fā)單位之一。目前,國際上僅有單通道的同類工程化產(chǎn)品,在復(fù)雜探測場景下需多臺設(shè)備協(xié)同,傳統(tǒng)制冷工藝也限制了探測能力的提升。
“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。設(shè)備研發(fā)難點在于如何在一個拳頭大小的制冷器上實現(xiàn)低溫、低噪聲、多通道?!眹芰孔訂喂庾犹綔y器負責(zé)人方余強告訴上證報記者。
在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)和中國科學(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)團隊經(jīng)過三年多的努力,攻克了熱聲制冷機小型化、制冷器密封可靠性、通道間串?dāng)_抑制等技術(shù)難題。單個制冷器的最低工作溫度從此前的-50℃降低至-120℃;在20%探測效率下,暗噪聲水平降低約90%,達到約100Hz的超低值。
此外,全球首創(chuàng)的四通道集成架構(gòu),是該產(chǎn)品的另一亮點。“四通道的深度制冷單光子探測器體積僅為國際同類單通道產(chǎn)品的1/9,單臺設(shè)備就能完成此前多臺探測器才能實現(xiàn)的復(fù)雜探測任務(wù)?!狈接鄰姳硎?,這一高集成度的設(shè)計打破了之前體積大、功耗高、通道一致性差等局限,將產(chǎn)品最大探測效率從25%提升至35%,對極微弱光的探測靈敏度進一步邁向極限。
“將‘靈敏的光眼’升級成‘火眼金睛’,實現(xiàn)我國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告訴上證報記者,新產(chǎn)品在關(guān)鍵性能、集成度、工程實用性等方面均實現(xiàn)了國際領(lǐng)先,不僅突破了技術(shù)壟斷,也進一步提升了我國在量子信息關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域的自主可控能力。
目前,新型單光子探測器產(chǎn)品已服務(wù)于國內(nèi)頂尖科研單位,具備批量生產(chǎn)與交付能力。國盾量子表示,未來,公司研發(fā)團隊將沿著小型化、芯片化、集成化的發(fā)展路徑,加快產(chǎn)品在下一代星地一體量子通信網(wǎng)絡(luò)、高精度激光雷達、深空探測等重大工程上走向規(guī)?;瘧?yīng)用。
時隔三年量子力學(xué)再獲“諾獎”青睞
據(jù)新華社消息,瑞典皇家科學(xué)院10月7日宣布,將2025年諾貝爾物理學(xué)獎授予約翰·克拉克、米歇爾·H·德沃雷和約翰·M·馬蒂尼斯三名量子物理學(xué)家,以表彰他們在電路中實現(xiàn)宏觀量子力學(xué)隧穿效應(yīng)和能量量子化方面的貢獻。三名獲獎?wù)邔⑵椒?100萬瑞典克朗(約合117萬美元)的獎金。
2025年是量子力學(xué)誕生100周年,諾貝爾物理學(xué)委員會主席奧勒·埃里克松當(dāng)天表示,百年來量子力學(xué)不斷帶來新的驚喜,它大有用處,為數(shù)字技術(shù)提供了基礎(chǔ)。業(yè)內(nèi)認為,今年的諾貝爾物理學(xué)獎成果為開發(fā)量子密碼學(xué)、量子計算機和量子傳感器等下一代量子技術(shù)提供了可能。
這是時隔三年,諾貝爾物理學(xué)獎再次頒給量子力學(xué)領(lǐng)域。2022年,瑞典皇家科學(xué)院將當(dāng)年的諾貝爾物理學(xué)獎頒給了法國物理學(xué)家阿蘭·阿斯佩、美國物理學(xué)家約翰·弗朗西斯·克勞澤和奧地利物理學(xué)家安東·塞林格,以表彰他們“用糾纏光子驗證了量子不遵循貝爾不等式,開創(chuàng)了量子信息學(xué)”。
多數(shù)業(yè)內(nèi)專家認為,今年獲獎的宏觀量子效應(yīng)和能量量子化是量子力學(xué)領(lǐng)域中較為基礎(chǔ)的物理概念,為超導(dǎo)量子計算的發(fā)展奠定了基礎(chǔ),諾貝爾獎的肯定引發(fā)社會各界對量子信息更多的關(guān)注,推動基礎(chǔ)科學(xué)走向應(yīng)用發(fā)展。
轉(zhuǎn)載請注明出處。