超導單光子探測器為高速量子通信帶來新突破

3月9日和13日，由瑞士和中國分別完成的高速量子通信成果先後在線發表在《自然·光子學》（Nature Photonics）雜誌上。兩項工作的共同特點是都利用了高速的多像素超導條帶光子探測器（學術界通常稱其為超導納米線單光子探測器，SNSPD）。而在此前的1月26日，美國噴氣推進實驗室（JPL）報道了高精度高計數率的多像素新型超導納米線單光子探測器，發表在《光學》（Optica）雜誌上。這些進展表明，超導單光子探測器正在為高速量子通信帶來新的突破。<br />
瑞士日內瓦大學Hugo Zbinden團隊與ID Quantique公司合作，將14根超導納米線并行，形成光敏面約15微米的SNSPD，該探測器速度比單線條SNSPD計數率快了20倍。利用該高速SNSPD，團隊在10公里的光纖上實現了64 Mbps（bits per second，每秒比特率）的實時量子密鑰成碼率。<br />
中國科學技術大學潘建偉、徐飛虎等與上海微系統所尤立星等合作，利用8根并行納米線形成的光敏面約15微米的SNSPD，實現了每秒輸入5.5億個光子的情況下仍能保持62%的探測效率。在此基礎上，研究團隊在10公里的光纖上實現了115.8 Mbps的實時量子密鑰成碼率。近期的實驗進展相比此前國際上報道的同等距離下最高實時成碼率（10 Mbps）有了大幅提升，對未來量子通信的規