11月1日讯：美国国家信息通信技术研究所的研究人员发明了一种超导条状光子探测器的新结构，即使在宽条形下也能实现高效的光子探测，并成功开发了世界上第一台超导宽条光子探测器。
探测器的条带宽度是传统超导纳米带光子探测器的 200 倍以上。该技术有助于解决传统SNSPD中存在的低生产率和极化依赖性问题。新的SWSPD有望应用于量子信息通信和量子计算机等各种先进技术，使这些先进技术能够尽早在社会上得到应用。
这项工作发布在《光学量子》杂志上。
光子探测技术是目前全球范围内正在密集研发的量子信息通信和量子计算等众多先进技术领域实现创新的战略核心技术，也是活细胞荧光观测、深空光通信、激光传感等领域的创新技术。
NICT研究团队开发了一种条带宽度为100 nm或更小的SNSPD。他们成功地实现了超越其他光子探测器的高性能，并将其应用于量子信息通信技术，证明了其实用性。然而，SNSPDs的制备需要使用先进的纳米加工技术形成纳米带结构，这会导致探测器性能的变化并阻碍生产率的提高。此外，由于超导纳米带蜿蜒结构而存在的偏振依赖性也限制了作为光子探测器的应用范围。
在这项工作中，NICT发明了一种名为“高临界电流组结构”的新结构，即使在超导条带状光子探测器中加宽条带宽度也能实现高效的光子探测，并成功开发了宽度为20微米的SWSPD，比传统的纳米带状光子探测器宽200倍以上，并在世界上首次实现了高性能操作。
NICT开发的纳米带类型需要形成极长的超导纳米带，其带宽为100 nm或更小，呈蜿蜒曲折的形状。宽带型现在只需用单个短直超导带即可形成。
这种SWSPD不需要纳米加工技术，可以通过高生产率的通用光刻技术制造。此外，由于条带宽度比从光纤照射的入射光斑更宽，因此可以消除纳米带型探测器中出现的偏振依赖性。
通过对该探测器的性能评估，在电信波段的检测效率为78%，与纳米带型的81%相当。此外，时序抖动的数值比纳米带型更好。
与纳米带类型相比，这一成就使得光子探测器具有更高的生产率和优越的性能和特性，纳米带型已被定位为量子信息通信等先进技术领域不可或缺的光子探测技术。该技术有望应用于各种量子信息通信技术，成为实现JST登月目标6所倡导的联网量子计算机的重要基础技术。
未来，该团队将进一步探索SWSPD中的HCCB结构，不仅在电信波段，而且在从可见光到中红外的宽波段中都能高效探测光子。此外，他们还将尝试进一步扩大光子接收区域的尺寸，以扩大深空光通信技术、激光传感、活细胞观测等应用。