优异的超导纳米线单光子探测器（SNSPD）性能为高速量子通信开辟了新视角

ID Quantique (IDQ) 的团队与日内瓦大学 (UNIGE) Hugo Zbinden团队一起成功地将超导纳米线探测器的处理速度提高了 20 倍。这项创新在 3 月 9 日的《自然光子学》(Nature Photonics) 刊登。使在包括量子通信在内的弱光应用中实现世界更优异性能成为可能。

ID Quantique 成立于 2001 年，源自日内瓦大学，致力于证明量子密钥分发（或 QKD，也称为量子密码学）的可行性。2003 年底，IDQ 为数据中心开发了第一个 QKD 产品，以保护传输中的数据。20 年后IDQ 发布了第 4 代量子密钥分发系统，并仍然是量子安全密码学和量子传感解决方案的市场领导者。它通过参与众多研究项目与学术机构保持密切联系，并在推动创新技术进入市场的前沿项目中发挥领导作用。

图1. 使用这些传感器，科学家能够在 10 公里的光纤电缆上以每秒64兆的速率生成密钥。© M. Perrenoud – G. Resta

创造纪录的QKD性能

这次，由 IDQ 和日内瓦大学应用物理组的研究人员联合开展的实验证明了在 10 公里的距离内以创纪录的 64 Mbps 的速度生成密钥, 在 102.4 公里的距离上以 3 Mbps 的速率生成。两者的量子误码率 (QBER) 都可以忽略不计，仅为0.4%。与当前最先进的实验性QKD系统相比，这些性能在速度方面至少提高了5倍，在 QBER 方面提高了10倍以上。

该实验的关键推动因素之一是开发了一种新的超快多像素超导纳米线单光子探测器 (SNSPD)。通过将14根纳米线或像素集成到一个微米尺寸的感光区域中，使该团队能够在速度和效率方面得到极其优异的性能。事实上, 探测器对单光子的计数率比单线(单像素)SNSPD快了 20倍以上。

多像素架构允许检测多个光子，即使它们在其中一个像素的死时间内到达，因为所有剩余像素仍然处于活动状态。对于单纳米线探测器这是不可能的。该探测器突破了当前 SNSPD 技术的极限，达到400Mcps 的计数率和60% 的单光子采集效率。

源自创新研发

在将第一个基于多像素 SNSPD 的光子数分辨 (PNR) 探测器商业化仅几个月后, IDQ 确立了其领导地位，并继续通过这些多像素SNSPD 阵列突破单光子探测性能和应用的边界。

该实验的结果表明 IDQ 致力于通过其超导单光子探测器技术开发来推进量子通信和科学的极限。我们期待通过我们的多像素 SNSPD 产品优异的性能来支持您的实验。

“该实验清楚地证明了我们有能力开发和制造具有领先性能的单光子探测器，并满足通信研究用户的需求。我们相信，这些新探测器将会推进量子通信和信息研究方面取得突破，类似于与日内瓦大学一起进行的 QKD 高密钥率实验。”

ID Quantique 研究与技术副总裁 Félix Bussières。

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ID281 SNSPD 产品信息

使用瑞士制造的超导纳米线单光子探测器 (SNSPD) 将您的光子实验和应用的极限推向新的高度，结合了令人难以置信的高探测效率、计时精度、低噪声和快速恢复时间。

在单个 ID281 系统中，可混合搭配多达 16 个探测器，提供为每个用户定制的一系列规格，包括我们的标准（单像素）、超快（平行像素）和光子数分辨/PNR（平行-像素）选项。

为了增加便利性和移动性，完整的 ID281 系统还提供一系列独立的机架安装解决方案。