赋同量子超导探测器助力实现500 Mbps光子计数通信
光通信凭借其在数据传输速率、质量、功耗和体积等方面的显著优势，成为深空探索任务研究的焦点。传统的相干通信架构在实际应用中面临诸多挑战，如相位同步、频率稳定性和系统复杂性等问题，限制了其在长距离深空通信中的广泛应用。相比之下，光子计数通信以其单光子级别的检测能力和高带宽调制格式，展现出了更高的成熟度，有效解决了远程空间激光通信的技术难题，已成功应用于美国NASA的月地激光通信演示项目LLCD、深空光通信项目DSOC等多个空间探索任务中。
近日，中国科学院上海技术物理研究所王建宇和张亮团队基于赋同量子提供的16像素超导纳米线单光子探测器（SNSPD）阵列实现500 Mbps的高速光子计数通信演示系统，其检测灵敏度高达0.97 光子/比特，接收端所需的激光功率仅为-69.22 dBm，在发射端具有瓦特级平均激光功率时系统可提供近100 dB的信道功率衰减预算。相关成果以《500 Mbps high-speed high-sensitivity photon-counting communication demonstration system》为题刊登在Optics Express杂志上。（点击文末阅读原文可跳转至论文链接）
图1 高速高灵敏度光子计数通信演示系统
赋同量子提供的SNSPD阵列工作在紧凑的G-M制冷机中，在1550 nm检测波段具备73%的高检测效率和20 Hz/通道的低暗计数率，单通道时间抖动在60到80 ps之间。通过巧妙的多通道设计，有效缓解高光子流下的“阻塞效应”，单通道死时间低至6 ns，饱和计数率达55 Mcps，总阵列饱和计数率高达800 Mcps。
图2 16像素超导纳米线单光子探测器系统
图3（a）超导纳米线单光子探测器探测效率恢复的特征（b）单通道探测效率以及总探测效率和响应计数率的变化关系
