近日，中國科學技術大學潘建偉教授及其同事在小型化量子通信系統(tǒng)研制方面實現重要技術突破，相關成果發(fā)表于光學領域權威期刊《光學快報》上。據介紹，潘建偉教授及其同事張軍等在國際上首次實現1.25 GHz InGaAs/InP單光子探測器單片集成讀出電路，該技術突破可使高速量子通信終端設備中體積占比最大的探測器模塊尺寸減小一個數量級以上。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。

單光子探測器是微弱光測量最靈敏的儀器，在量子信息、激光雷達等領域有廣泛的應用需求。目前主流的通信波段單光子探測解決方案包括上轉換單光子探測器、超導納米線單光子探測器和InGaAs/InP雪崩二極管單光子探測器。InGaAs/InP單光子探測器具有成本低、體積小、無需超低溫制冷等優(yōu)勢，已在實用化量子通信等領域得到廣泛應用。

針對未來對小型化量子通信設備的迫切需求，需要減小高速單光子探測器的體積。潘建偉團隊進一步發(fā)展了新型微弱雪崩信號提取技術，并利用低溫共燒陶瓷技術，最終研制出1.25GHz單光子探測器的單片集成讀出電路芯片，尺寸為15mm×15mm。

據介紹，該芯片應用于探測器系統(tǒng)后，經性能表征，-50℃條件下探測效率為27.5%、暗計數為1.2kcps，與采用板級集成的讀出電路的測試結果幾乎一致，芯片的功能特性得到驗證。隨后對該芯片進行70小時的連續(xù)性測試，指標參數保持不變，芯片的穩(wěn)定性得到驗證。

隨后利用光電集成技術等，形成高速單光子探測器集成組件，并與探測器系統(tǒng)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(tǒng)的研制提供了有力支撐。