另辟蹊径！我国团队成功研制出这一核心器件

科普中国 · 公众号 · 科学 · 2025-03-19 21:30

主要观点总结

天津大学精密仪器与光电子工程学院的胡小龙教授课题组成功研发了一种具有分形结构的超导纳米线单光子探测器（简称“分形SNSPD”），该成果将为光量子计算、量子密钥分发、远距离空间光通信、光学成像等领域提供性能优异的单光子探测器。

单光子探测器是具有极限灵敏度的光电探测器，对于高灵敏探测、弱光成像、光量子信息处理技术等领域的发展至关重要。

研究团队设计出一种全新的分形纳米线结构，该结构为偏振无关的高效率单光子探测开辟了新路径。所研制的分形SNSPD具有广泛的探测光谱范围、快速响应和高的信噪比。

分形纳米线结构复杂而精密，对器件和芯片的微纳加工工艺提出了很高的要求。研究团队利用先进的纳米加工技术，经过多年的研发与工艺迭代，形成了稳定的器件与芯片的微纳加工流程。

分形SNSPD的成功研制将为光量子计算、量子密钥分发、远距离空间光通信、光学成像等领域提供重要的技术支持和实际应用价值。

3月14日消息，天津大学精密仪器与光电子工程学院胡小龙教授课题组成功研制了一种 具有分形结构的超导纳米线单光子探测器 （以下简称“分形SNSPD”）。

这一成果能够 为光量子计算、量子密钥分发、远距离空间光通信、光学成像等领域的应用提供性能优异的单光子探测器。 相关研究成果发表在国际期刊《IEEE 量子电子学精选期刊》上。

胡小龙教授在实验室指导学生开展研究工作（天津大学供图）

据介绍，单光子探测器是一种具有极限灵敏度的光电探测器，在捕捉和记录光信号方面发挥着至关重要的作用， 是推动高灵敏探测、弱光成像、光量子信息处理技术发展不可或缺的核心器件。

然而，传统的单光子探测器或者受限于探测光谱范围、响应速度、信噪比，或者探测效率受限于光子的偏振态（光的极化方向）。 研究团队以自然界的分形几何为灵感，设计出一种全新的分形纳米线结构，为偏振无关的高效率单光子探测开辟了新路径。

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