近日，中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所尤立星團隊與中科院理化技術(shù)研究所梁驚濤團隊，打破其2018年創(chuàng)造的紀錄，實現(xiàn)了通信波段最大探測效率93%的新世界紀錄，為我國開展基于超導(dǎo)單光子探測器(SNSPD)的深空通信、空間量子信息等應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。該研究成果在線發(fā)表于《超導(dǎo)科學(xué)與技術(shù)》。
SNSPD作為一種高性能的單光子探測器，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于量子信息、激光雷達、深空通信等領(lǐng)域。然而，迄今為止，只在地面實現(xiàn)了應(yīng)用驗證，而制約SNSPD空間應(yīng)用的主要因素是制冷技術(shù)。
SNSPD通常需要在液氦(4.2K)以下溫區(qū)工作，典型的解決方案是采用商用二級機械制冷機。但大多制冷機都采用了油潤滑壓縮機，冷頭有運動部件，而且受到體積、重量功耗制約，無法實現(xiàn)空間應(yīng)用。因此，全球科研人員一直在努力發(fā)展面向空間應(yīng)用的小型液氦溫區(qū)制冷機技術(shù)，并期望將其和高性能SNSPD結(jié)合以創(chuàng)建可空間應(yīng)用的高性能SNSPD系統(tǒng)。2018年，中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研發(fā)了高性能SNSPD，中科院理化技術(shù)研究所研發(fā)了可空間應(yīng)用的二級脈管+JT節(jié)流技術(shù)小型制冷機。雙方聯(lián)合在國際上首次創(chuàng)建了探測效率超過50%的SNSPD系統(tǒng)。
此次，該聯(lián)合團隊在空間制冷領(lǐng)域持續(xù)創(chuàng)新，制冷機的體積進一步縮小，最低工作溫度得到了進一步降低，最終創(chuàng)建了最大探測效率93%的可空間應(yīng)用的SNSPD系統(tǒng)，刷新了我國保持了兩年多的效率紀錄。
專家表示，該成果對于SNSPD的空間應(yīng)用具有廣泛而深遠的意義。
