近期，中科院院士、中國科學技術(shù)大學教授潘建偉及同事張軍等人取得重要科研突破，他們在國際上首次實現(xiàn)了1.25GHz InGaAs／InP單光子探測器單片集成讀出電路，該突破可使高速量子通信終端設(shè)備中體積占比最大的探測器模塊尺寸減小一個數(shù)量級以上，為未來研制小型化量子通信系統(tǒng)奠定了重要基礎(chǔ)。國際光學領(lǐng)域權(quán)威期刊《光學快報》日前發(fā)表了該成果。

單光子探測器是最靈敏的微弱光測量儀器，在量子信息、激光雷達、光纖傳感、生物熒光探測等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用需求。在量子通信系統(tǒng)中，通信波段單光子探測器是其中的核心器件，其性能直接決定了通信距離、通信速率等關(guān)鍵參數(shù)。

提高門控工作頻率和系統(tǒng)集成度，是InGaAs／InP單光子探測器研究最重要的技術(shù)挑戰(zhàn)。針對未來對小型化量子通信設(shè)備的迫切需求，需要進一步減小高速單光子探測器的體積。近期，潘建偉團隊發(fā)展了新型微弱雪崩信號提取技術(shù)，并利用低溫共燒陶瓷技術(shù)，最終研制出1.25GHz單光子探測器的單片集成讀出電路芯片，尺寸為15mm×15mm。隨后對該芯片進行70小時的連續(xù)性測試，指標參數(shù)保持不變，穩(wěn)定性得到驗證。

據(jù)了解，下一步利用光電集成技術(shù)，可實現(xiàn)上述單片集成讀出電路芯片與InGaAs／InP雪崩二極管芯片和微型熱電制冷器的混合集成，與探測器系統(tǒng)附屬電路相結(jié)合，最終實現(xiàn)一體化集成的微型高速單光子探測器模塊。經(jīng)測算，與現(xiàn)有同功能高速單光子探測器相比，該模塊體積可減小20倍，這為小型化量子通信系統(tǒng)的研制提供了有力支撐。

來源：新華社 記者：徐海濤