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(jì)錄,實現(xiàn)了通信波段最大探測效率93%的新世界紀(jì)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(dá)、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(jìn)一步縮小,最低工作溫度得到了進(jìn)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(jì)錄。
(黃辛)
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