我國在小型化量子通信系統研製方面取得重要突破

１２月１２日電（記者徐海濤）近期，中科院院士、中國科學技術大學教授潘建偉及同事張軍等人取得重要科研突破，他們在國際上首次實現了１．２５ＧＨｚ ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ單光子探測器單片集成讀出電路，該突破可使高速量子通信終端設備中體積佔比最大的探測器模塊尺寸減小一個數量級以上，為未來研製小型化量子通信系統奠定了重要基礎。國際光學領域權威期刊《光學快報》日前發表了該成果。

單光子探測器是最靈敏的微弱光測量儀器，在量子信息、激光雷達、光纖傳感、生物熒光探測等領域有廣泛的應用需求。在量子通信系統中，通信波段單光子探測器是其中的核心器件，其性能直接決定了通信距離、通信速率等關鍵參數。

提高門控工作頻率和系統集成度，是ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ單光子探測器研究最重要的技術挑戰。針對未來對小型化量子通信設備的迫切需求，需要進一步減小高速單光子探測器的體積。近期，潘建偉團隊發展了新型微弱雪崩信號提取技術，並利用低温共燒陶瓷技術，最終研製出１．２５ＧＨｚ單光子探測器的單片集成讀出電路芯片，尺寸為１５ｍｍ×１５ｍｍ。隨後對該芯片進行７０小時的連續性測試，指標參數保持不變，穩定性得到驗證。

據瞭解，下一步利用光電集成技術，可實現上述單片集成讀出電路芯片與ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ雪崩二極管芯片和微型熱電製冷器的混合集成，與探測器系統附屬電路相結合，最終實現一體化集成的微型高速單光子探測器模塊。經測算，與現有同功能高速單光子探測器相比，該模塊體積可減小２０倍，這為小型化量子通信系統的研製提供了有力支撐。