日前，中國科學(xué)技術(shù)學(xué)院院長潘建偉及其朋友張軍等在國際上首次實(shí)現(xiàn)1.25GHz/InP單光子偵測器單片集成讀出電路，該技術(shù)突破可使高速量子通訊終端設(shè)備中容積占比最大的偵測器模塊規(guī)格降低一個(gè)數(shù)目級以上，為未來研發(fā)大型化量子通訊系統(tǒng)奠定了重要的元件基礎(chǔ)。相關(guān)成果發(fā)表在《光學(xué)快報(bào)》上。
單光子偵測器是微弱光檢測最靈敏的儀器，在量子信息、激光雷達(dá)、光纖傳感器、生物螢光偵測等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用需求。在量子通訊系統(tǒng)中，通訊波段單光子偵測器是核心元件，其性能直接決定了通訊距離、通信速度等關(guān)鍵參數(shù)。目前主流的通訊波段單光子偵測解決方案包括上轉(zhuǎn)換單光子偵測器、超導(dǎo)納面條單光子偵測器和/InP雪崩晶閘管單光子偵測器。/InP單光子偵測器具有成本低、體積小、無需超高溫制熱等優(yōu)勢，已在實(shí)用化量子通訊等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
增強(qiáng)門控工作頻度、提升系統(tǒng)集成度是/InP單光子偵測器研究方向上最重要的技術(shù)挑戰(zhàn)。2012年曾經(jīng)，我國所有的量子通訊網(wǎng)路中使用的該類型偵測器工作頻度均不超過10MHz，嚴(yán)重阻礙了通訊距離和通訊速度。潘建偉團(tuán)隊(duì)通過發(fā)展余弦門控、集成混頻、后脈沖精確標(biāo)定等一系列關(guān)鍵技術(shù)量子通訊技術(shù)，2012年在國際上首次研發(fā)出板級集成的1.25GHz/InP單光子偵測器，將工作頻度提高了兩個(gè)數(shù)目級以上，偵測器系統(tǒng)容積降為2U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱規(guī)格。隨后，該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研發(fā)出符合聯(lián)通工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的四通道集成高速單光子偵測器板卡量子通訊技術(shù)，再度提高了偵測器系統(tǒng)集成度。這種高速偵測器率先在國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）“光纖量子通訊綜合應(yīng)用演示網(wǎng)路”中遠(yuǎn)距離試驗(yàn)床和“濟(jì)南量子通訊試驗(yàn)網(wǎng)”等網(wǎng)路中進(jìn)行常年測試，整體性能和穩(wěn)定性得到有效驗(yàn)證，并在量子保密通訊“京滬干線”技術(shù)驗(yàn)證及應(yīng)用示范項(xiàng)目中得到規(guī)模化的應(yīng)用。