Single Quantum超导纳米线单光子探测器最新应用进展

01、超导纳米线单光子探测器(Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors)

超导纳米线单光子探测器(SNSPDs)是一种高效的光子检测设备，利用超导材料的特性来探测单个光子，在科学研究和技术应用中受到广泛关注。

工作原理：SNSPDs工作时，超导纳米线被冷却到接近绝对零度。当单个光子撞击到超导纳米线时，会产生热点，导致纳米线局部失去超导状态，形成电阻。这个电阻的变化可以被电子设备检测到，并记录为一个光子的探测事件。

关键特性：

超高探测效率: SNSPDs能以极高的效率探测单个光子。

快速时间响应: 它们具有极快的时间分辨率，可以精确测量光子到达的时间。低暗计数率: 这意味着在没有光子入射时，SNSPDs产生误报的概率很低。

宽波长范围: 能够探测从可见光到红外波长范围内的光子。

低噪音: 由于超导状态的特性，SNSPDs在操作时噪音水平很低。

Single Quantum是一家位于荷兰的高科技公司，专注于开发和制造超导纳米线单光子探测器(SNSPDs)，SNSPDs凭借高效的探测率和精确的时间分辨率，成为量子通信、密码学、红外光谱和激光测距等领域的理想选择。这些探测器实现了数据传输的安全性与高效性，并通过先进的密码学技术保护信息安全。SNSPD技术还在红外光谱学的深入探索和提升激光测距精度方面做出了创新，推动了生物医学和电信行业的发展。

性能参数：

02、最新研究成果(Research Achievements)

一、天文探测

Psyche是一项由NASA资助的太空探索任务，旨在研究位于火星和木星之间小行星带内的同名小行星——小行星16 Psyche，这颗小行星非常独特，因为它被认为主要由金属构成，与大多数由岩石或冰组成的小行星截然不同。科学家认为，Psyche小行星可能是早期太阳系中一颗更大行星的核心残留部分。2023年10月，Psyche探测器成功发射，预计到2029年8月，该探测器将开始对这颗小行星进行详细探索。到那时，我们配备的自由空间耦合型超导纳米线单光子探测器(SNSPD)将在地球的基站接收来自探测器的红外信号，这将是对深空通信能力的一次重要测试。

二、脑成像

在脑成像技术方面，多种先进方法已被用于分析神经系统的结构与功能，将医学与神经科学融合，形成一个迅速发展的学科。近年来，技术革新和科学发现在这一领域取得了显著进展。

主要的脑成像技术包括功能性磁共振成像(fMRI)、正电子发射断层扫描(PET)和近红外光谱成像(NIRS)。fMRI能捕捉大脑活动区域的血流变化，揭示神经活动;PET通过放射性示踪剂研究大脑代谢和药物反应;NIRS利用近红外光探测脑组织氧合水平，为大脑功能研究提供非侵入性方法。

随着技术进步，脑成像正向更高的空间和时间分辨率发展，提高成像深度和范围。

康奈尔大学的许教授团队与Single Quantum公司合作，近期完成了一项创新研究。他们使用1310纳米波长的激光来激发获取量子点(QDs)，这些量子点在大约1700纳米的低衰减窗口内发光，用于体内共焦显微镜成像。这一新型配置使得他们能够获得与传统多光子显微镜相媲美的成像深度，同时具备仅使用常规连续波激光的优势。

通过将SNSPD技术与短波红外(SWIR)共焦显微镜相结合，这一研究为使用红外光成像生物结构开辟了新的可能性。与传统的单光子共焦荧光显微镜相比，这种方法能够实现之前所达到的成像深度的2到4倍。这项研究成果已经在《自然纳米技术》杂志上发表。

闪光科技与Single Quantum联合推出两种类型的超导纳米线单光子探测器：自由空间耦合和传统光纤耦合，以适应不同应用场景的需求。两种类型的超导纳米线单光子探测器(SNSPDs)各具特色，满足广泛的科研和工业应用需求。自由空间耦合型SNSPD适合于需要灵活配置和快速调整光路的场合，如量子计算实验和先进的光学研究，而传统光纤耦合型SNSPD则适用于固定光路和长距离光信号传输的场景，如遥感和长距离量子通信。这两种探测器均能提供高效率、低噪音和高时间分辨率的性能，使其在精密测量、量子信息处理和先进的光通信技术中发挥重要作用。

审核编辑：汤梓红