上轉換單光子探測器樣機問世

 

　　據了解，光的小單位是光子，單光子探測器作為精密的光學測量儀器可以實現對單個光子的檢測，其在量子信息、生物熒光檢測、分布式光纖傳感、微弱光成像、激光雷達等諸多領域有著重要的應用。
　　

　　在量子信息領域，由于基于物理學上的量子態不可克隆定理，利用單光子的非正交態進行編碼可以實現無條件安全的量子密鑰分發(QKD)，進而實現無條件安全的量子保密通訊。在基于光子為信息載體的量子密鑰分發中，單光子探測器作為量子密鑰分發的核心器件，其性能指標成為限制量子保密通訊傳輸距離和成碼率的重要因素之一。
　　
　　量子通信是近二十年發展起來的新型交叉學科，也是上量子物理和信息科學的研究熱點。量子通信主要涉及：量子密碼通信、量子遠程傳態和量子密集編碼等。近幾年這門學科已逐步從理論走向實驗，并向實用化發展。
　　
　　資料顯示，中國涉足量子通信研究的時間與西方國家相當。1997年，中國科學家潘建偉參加了在奧地利進行的“量子態的隱形傳輸”試驗，該試驗堪稱上實現，對量子通信至關重要。其研究論文在世界刊物一經發表，便很快被公認為是量子信息實驗領域的開山之作。
　　
　　2010年年中，我國啟動了合肥城域量子通信試驗示范網建設。該項目于2012年年初正式有計劃、分步驟地投入了工程應用。其建成與使用，標志著我國繼量子信息基礎研究躋身水平后，又在量子信息技術先期產業化競爭中邁出了重要的一步。

　　繼安徽、濟南等地的量子通信網建設獲得重大突破，按照我國量子通信研發、推廣預定計劃，北京、上海以及邊遠的新疆烏魯木齊等城市也在陸續抓緊城域量子通信網的建設。再經幾年過渡，越來越多的城市都將會利用量子衛星等方式加強信息連接，形成我國的廣域量子通信體系。中國科學院同中國科技大學聯合，已準備在2015年或2016年發射世界首顆“量子通信實驗衛星”。此項方案一旦落實，將無疑是驚動科技界和產業界的一樁大事件。
　　
　　此次通過專家驗收的基于周期性極化鈮酸鋰波導的上轉換單光子探測器在研發過程中充分利用了山東省量子關鍵器件研發公共平臺資源，基于周期極化鈮酸鋰波導芯片自主研發，能同時提供四通道的單光子探測，并且探測效率25%，暗計數2000Hz，成為目前世界上室溫下性能優的通信波段單光子探測器，也是目前世界上臺封裝成型的商業產品樣機。
　　
　　其成功研制將為實現更遠距離、更高成碼率的量子通信網絡，盡快建立全天候大規模、大尺度的干線量子通信網絡，早日實現星地一體廣域量子通信奠定堅實的基礎。同時，該探測器還可廣泛應用于高靈敏大氣能見度測量及經典通信等領域。