从50%到93%！空间应用超导单光子探测效率飞升

  近日，中科院上海微系统与信息技术研究所尤立星团队与中科院理化技术研究所梁惊涛团队，打破其2018年创造的纪录，实现了通信波段最大探测效率93%的新世界纪录，为我国开展基于超导单光子探测器（SNSPD）的深空通信、空间量子信息等应用奠定了基础。该研究成果在线发表于《超导科学与技术》。

  SNSPD作为一种高性能的单光子探测器，已经广泛应用于量子信息、激光雷达、深空通信等领域。然而，迄今为止，只在地面实现了应用验证，而制约SNSPD空间应用的主要因素是制冷技术。

  SNSPD通常需要在液氦（4.2K）以下温区工作，典型的解决方案是采用商用二级机械制冷机。但大多制冷机都采用了油润滑压缩机，冷头有运动部件，而且受到体积、重量功耗制约，无法实现空间应用。因此，全球科研人员一直在努力发展面向空间应用的小型液氦温区制冷机技术，并期望将其和高性能SNSPD结合以创建可空间应用的高性能SNSPD系统。2018年，中科院上海微系统与信息技术研究所研发了高性能SNSPD，中科院理化技术研究所研发了可空间应用的二级脉管+JT节流技术小型制冷机。双方联合在国际上首次创建了探测效率超过50%的SNSPD系统。

  此次，该联合团队在空间制冷领域持续创新，制冷机的体积进一步缩小，最低工作温度得到了进一步降低，最终创建了最大探测效率93%的可空间应用的SNSPD系统，刷新了我国保持了两年多的效率纪录。

  专家表示，该成果对于SNSPD的空间应用具有广泛而深远的意义。

  相关论文信息：https://doi.org/10.1088/1361-6668/abff14