全球首台「超導寬頻光子探測器」開發成功

編譯／高晟鈞

光子探測技術是許多量子相關領域的戰略性核心技術，對於包括量子計算、量子通信、太空光通信、光傳感等技術的創新與開發格外重要。

超導性「奈米」光子探測器──SNSPDs

日本國立資訊通信技術研究所（NICT）一直致力於超導性光子探測器的開發。傳統的光子探測器多使用陷進的奈米加工技術，製造出帶寬度在100奈米以下的蜿蜒狀超導性奈米帶，這種裝置被稱為超導性「奈米」光子探測器（Superconducting Nanostrip Photon Detectors,簡稱SNSPDs）。

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然而，SNSPD的製造需要先進的奈米加工技術，除了阻礙生產率的提高，超導奈米帶的曲線結構還會導致偏振依賴性的存在，限制了其作為優秀光子探測器的潛力。

超導性「寬帶」光子探測器──SWSPDs

日前，來自NICT的院長德田英幸博士開發了一種新的光子探測器──超導性「寬帶」光子探測器──（Superconducting Wide-strip Photon Detectors,簡稱SWSPDs）。

SWSPDs不同於先前的SNSPDs，他使用了一種名為「高臨界電流組（HCCB）」的新穎結構，他增加了帶材寬度至20微米，比傳統奈米光子偵測器還要寬了200倍，並展現了與之相當的優秀性能。

SWSPDs的最大價值在於，它省略複雜奈米加工技術的過程，取而代之的是使用高生產率的通用光刻技術來製造。另外，由於帶寬度比從光纖照射的入射光點寬，因此可以消除在奈米帶型偵測器中看到的偏振依賴性。此檢測器的性能評估結果顯示，通訊波段（λ=1,550 nm）的檢測效率為78%，與奈米帶型的81%相當。

現在與未來

奈米帶型探測器已被定位為量子資訊通訊等先進技術領域裡，不可或缺的光子探測技術。該技術可望應用於各種量子資訊通訊技術，成為推動實現網路化量子電腦的重要基礎技術。

德田博士表示：「未來，我們將進一步探索SWSPD中的HCCB結構，不僅在電信波段而且在從可見光到中紅外線的寬波段內有效率地偵測光子。此外，我們還將嘗試進一步擴大光子接收區域的尺寸，以擴大深空光通訊技術、雷射感測、活細胞觀察等應用。」

資料來源:innovation

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