"高性能單光子探測技術(shù)"項目針對光量子信息和量子調(diào)控,特別是廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)對高性能單光子探測器（SPD）的需求,開展超導(dǎo)納米線單光子探測器（SNSPD）、超導(dǎo)相變邊緣單光子探測器（TES）、InGaAs/InP雪崩光電二極管（APD）以及上轉(zhuǎn)換單光子探測器（UCD）研究。項目于2017年7月立項,項目執(zhí)行期為5年,共包括4個課題。項目各課題研究工作正在按照計劃有序推進(jìn),已順利完成中期既定的任務(wù)和目標(biāo)。SNSPD器件和APD及UCD等單光子探測器件性能已取得部分突破;特別是高效率SNSPD和小型化InGaAs/InP APD方面成果已經(jīng)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。通過和專項其他項目承擔(dān)單位合作,在應(yīng)用演示方面取得了量子通信、光量子模擬、量子隨機(jī)數(shù)和貝爾不等式驗證等多項重大應(yīng)用成果。部分器件指標(biāo)及應(yīng)用演示成果提前達(dá)到了項目結(jié)題考核指標(biāo)。 

【文章來源】：中國基礎(chǔ)科學(xué). 2020,22(01)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

(a) SNSPD器件效率超過90%;(b) SCPMA封面文章

本項目研發(fā)的SNSPD和APD等性能指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)或領(lǐng)先水平。通過項目承擔(dān)單位之間合作以及和國內(nèi)外同行合作,將高性能SPD成功應(yīng)用到量子信息前沿實驗中,已產(chǎn)出20余項應(yīng)用成果,在應(yīng)用領(lǐng)域共計發(fā)表SCI論文26篇,包括《Nature》 2篇、《Nat Photon》 1篇、《Physical review letters》 10篇等。主要代表性成果包括:(a) 全球合作,利用人類“自由意志”的隨機(jī)性,完成了大貝爾實驗“Big Bell Test”,驗證了量子力學(xué)的非定域性,論文結(jié)果2018年發(fā)表于《Nature》[4]。(b) 基于量子糾纏的內(nèi)稟隨機(jī)性,利用高效率SPD在國際上首次成功實現(xiàn)器件無關(guān)的量子隨機(jī)數(shù)。該成果將有望在數(shù)值模擬和密碼學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,形成新的隨機(jī)數(shù)國際標(biāo)準(zhǔn)。研究成果2018年發(fā)表于《Nature》[5]。(c) 利用高效率、高速SNSPD和高性能Si SPD提升光量子計算能力,創(chuàng)造了18光量子比特、12光子泊松采樣等世界紀(jì)錄。相關(guān)多篇成果發(fā)表于《Physical review letters》[6]。其他應(yīng)用成果還包括量子存儲、量子開關(guān)、光子糾纏源糾纏交換、海霧測量、量子時間同步、鬼成像等。這些應(yīng)用成果充分表明,本項目研發(fā)的探測器能夠基本滿足我國量子信息等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅躍PD的需求,促進(jìn)該領(lǐng)域的科技進(jìn)步(見圖2)。2 結(jié) 論


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