“九章”系列光量子計(jì)算機(jī)不斷刷新世界紀(jì)錄的背后，核心技術(shù)之一就是超導(dǎo)單光子探測器性能的升級。如今，單光子探測效率已達(dá)99%，這正是中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所副所長尤立星，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)不斷挑戰(zhàn)技術(shù)極限所取得的重要進(jìn)展。

除此之外，單光子探測還能在哪些領(lǐng)域發(fā)揮作用？尤立星認(rèn)為，可以把單光子探測理解為弱光探測，只要對弱光探測有需求的領(lǐng)域，如大氣監(jiān)測、生物組織觀測等，都有單光子探測器的用武之地。

近年來備受矚目的是在深空通信這一領(lǐng)域的應(yīng)用，傳統(tǒng)空間通信多依賴微波通信，與光相比，微波波長長且不具備定向性，信號覆蓋面廣。由于無法精準(zhǔn)定位，發(fā)射的寬面微波信號能量利用效率低，大量信號損耗。同時，微波頻率低，導(dǎo)致通信速率難以提升。當(dāng)航天器飛向月球、火星等更遠(yuǎn)目標(biāo)時，微波通信效率極低，絕大多數(shù)能量被浪費(fèi)，這意味著發(fā)射體積需不斷增大。此外，如今空間科學(xué)研究返回的數(shù)據(jù)量大幅增加，傳統(tǒng)微波通信利用效率愈發(fā)低下。在此背景下，人類將目光投向光通信。光的頻率比微波高四五個數(shù)量級甚至更多，頻率高意味著通信速度快；且光具有定向性，能量利用效率大幅提升。對于深空通信而言，這種高傳輸速率、高能量利用率的通信方式至關(guān)重要。擁有良好的單光子探測器，能使遠(yuǎn)距離深空光通信成為可能?；诖?，美國開展了LLCD（月球激光通信演示驗(yàn)證）計(jì)劃和DSOC（深空光學(xué)通信）計(jì)劃，為未來載人火星任務(wù)的高速通信奠定了基礎(chǔ)。而這兩個深空通信項(xiàng)目成功的關(guān)鍵，都是地面基站信號接收端使用了高速超導(dǎo)單光子探測器。

單光子探測還會在哪些領(lǐng)域發(fā)揮革命性作用？《錨點(diǎn)》對話中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所副所長尤立星，東方衛(wèi)視10月15日22點(diǎn)，新聞綜合頻道10月16日22點(diǎn)30分播出。