耶鲁大学中国学者提出时空复用电路读出方案，在单片光波导芯片上集成100个超导纳米线单光子探测器
- 麻省理工科技评论
- 2023-01-26 17:21:33
芯片 【耶鲁大学中国学者提出时空复用电路读出方案，在单片光波导芯片上集成100个超导纳米线单光子探测器】
近期，美国耶鲁大学 的唐红星教授团队提出一种“时空复用”方案，在面积仅为 4mm×1mm 的光波导芯片上单片集成 100 个超导纳米线探测器，同时实现了最高达 100 个光子数的分辨率。
审稿人认为，该研究不仅解决了片上集成探测器的可扩展性问题，也提出了一种更简便的电路读出方案。
而另外一位审稿人则评价称：“该团队建造了一个非常精密的探测器来分辨多达 100 个光子，并研究了不同光源的量子 统计现象。该探测器的设计方案非常新颖，每一路探测器可以局部重置，同时它们还能够在空间上定位多个光子到达的位置。”
超导纳米线单光子探测器有许多诸多优良的性质，但其“短板”也十分明显——缺少光子数分辨能力，只能分辨 0 或者 1 个光子数。而该团队的研究解决了传统超导纳米线探测器光子数分辨率不足的问题。
相比之下，其它超导探测器如相变边缘探测器和微波动态电感探测器本身就具有光子数分辨能力。但是，这些探测器在光子计数率、时间抖动等其他功能参数上远不如超导纳米线探测器。
因此，以往的研究着重于用时间复用、或者空间复用等技术读出多个超导纳米线探测器组成的阵列，从而间接实现光子数分辨。但这些方案集成度都不高，已经实现的可同时分辨最高光子数纪录在 24 以下，而且其测量的信号保真度也不高。
那么，这种时空复用技术独特在何处呢？采用的时空复用技术可以将 100 个纳米线探测器集成在 4mm×1mm 的微小面积内，在获得较高的光子数分辨率的情况下，大大的降低整个系统的复杂度。
并且，只需要一根微波同轴电缆，就可以同时读取 100 个纳米线探测器的状态。因此，整个外围电路和电信号处理的复杂度显著降低。
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耶鲁大学中国学者提出时空复用电路读出方案，在单片光波导芯片上集成100个超导纳米线单光子探测器
近期，美国耶鲁大学 的唐红星教授团队提出一种“时空复用”方案，在面积仅为 4mm×1mm 的光波导芯片上单片集成 100 个超导纳米线探测器，同时实现了最高达 100 个光子数的分辨率。
审稿人认为，该研究不仅解决了片上集成探测器的可扩展性问题，也提出了一种更简便的电路读出方案。
而另外一位审稿人则评价称：“该团队建造了一个非常精密的探测器来分辨多达 100 个光子，并研究了不同光源的量子 统计现象。该探测器的设计方案非常新颖，每一路探测器可以局部重置，同时它们还能够在空间上定位多个光子到达的位置。”
超导纳米线单光子探测器有许多诸多优良的性质，但其“短板”也十分明显——缺少光子数分辨能力，只能分辨 0 或者 1 个光子数。而该团队的研究解决了传统超导纳米线探测器光子数分辨率不足的问题。
相比之下，其它超导探测器如相变边缘探测器和微波动态电感探测器本身就具有光子数分辨能力。但是，这些探测器在光子计数率、时间抖动等其他功能参数上远不如超导纳米线探测器。
因此，以往的研究着重于用时间复用、或者空间复用等技术读出多个超导纳米线探测器组成的阵列，从而间接实现光子数分辨。但这些方案集成度都不高，已经实现的可同时分辨最高光子数纪录在 24 以下，而且其测量的信号保真度也不高。
那么，这种时空复用技术独特在何处呢？采用的时空复用技术可以将 100 个纳米线探测器集成在 4mm×1mm 的微小面积内，在获得较高的光子数分辨率的情况下，大大的降低整个系统的复杂度。
并且，只需要一根微波同轴电缆，就可以同时读取 100 个纳米线探测器的状态。因此，整个外围电路和电信号处理的复杂度显著降低。
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