全球首款四通道超低噪聲單光子探測器成功研制

10日，安徽省量子信息工程技術研究中心發布消息，全球首款四通道超低噪聲單光子探測器成功研制并實現量產。該設備在探測效率、暗噪聲水平、集成度等多項關鍵指標上刷新世界紀錄，標志著我國單光子探測技術進入領跑階段，可為量子通信、單光子雷達、生物熒光成像、深空激光測距、單光子成像等應用提供自主可控、性能領先的核心組件。

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、熒光壽命成像、激光雷達等系統的核心組件。此前國際上僅有單通道的同類工程化產品，復雜探測場景下需多臺協同，傳統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業規模化落地的關鍵瓶頸。

“難點是如何在一個拳頭大小的制冷器上實現低溫、低噪聲、多通道。”科大國盾量子技術股份有限公司探測器負責人方余強表示，在中國科學技術大學和中國科學院量子信息與量子科技創新研究院的專利與技術許可基礎上，研發團隊經過三年多努力，攻克了熱聲制冷機小型化、制冷器密封可靠性、通道間串擾抑制等技術難題，單個制冷器的最低工作溫度從此前的零下50攝氏度降低至零下120攝氏度。在20%探測效率下，暗噪聲水平降低約90%，達到約100赫茲的超低值。

國際首創的四通道集成架構，是該產品的另一亮點。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品的1/9，單臺就能完成此前多臺探測器才能實現的復雜探測任務。這一高集成度的設計打破了過去體積大、功耗高、通道一致性差等局限，產品最大探測效率大大提升，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’，實現了我國在量子信息源頭核心器件與組件環節的自給自足。”安徽省量子信息工程技術研究中心主任唐世彪介紹，新產品在關鍵性能、集成度、工程實用性等方面均實現了國際領先，不僅打破了國際技術壟斷，也進一步提升了我國在量子信息關鍵技術領域的自主可控能力。

目前，新型單光子探測器產品已服務于國內頂尖科研單位，具備批量生產與交付能力。“未來，研發團隊將沿著小型化、芯片化、集成化的發展路徑，推動產品加快走向規模化應用，為下一代星地一體量子通信網絡、高精度激光雷達、深空探測等重大工程提供‘中國方案’。”唐世彪表示。