近日，北京量子信息科學(xué)研究院首席科學(xué)家袁之良團隊（光量子通信與器件團隊），在APD單光子探測領(lǐng)域首次采用極窄帶干涉電路（Ultra-narrowband interference circuits，簡稱UNIC）方法，有效降低了單光子探測器的后脈沖噪聲和時間抖動并實現(xiàn)了高計數(shù)率，研究成果以《Ultra-narrowband interference circuits enable low-noise and high-rate photon counting for InGaAs/InP avalanche photodiodes》（極窄帶干涉電路實現(xiàn)低噪聲高計數(shù)率InGaAs/InP APD單光子探測器）為題，于2023年2月16日發(fā)表于《Optics Express》。

量子院光量子通信與器件團隊研發(fā)的集成極窄帶干涉電路的單光子探測器模塊 APD單光子探測器采用雪崩光電二極管和半導(dǎo)體制冷技術(shù)，與超導(dǎo)納米線單光子探測器相比，具有體積和成本優(yōu)勢，在量子通信網(wǎng)絡(luò)工程化中廣泛應(yīng)用。

在量子通信應(yīng)用中，APD單光子探測器一般采用門控方式工作，讀出電路需要有效抑制門控電容響應(yīng)信號。傳統(tǒng)讀出電路包括自差分電路、射頻低通/帶通濾波電路和主動對消電路。自差分電路尺寸較大且中心頻率對器件相位漂移敏感；射頻低通/帶通濾波電路因帶寬限制會加大讀出信號的時間抖動；主動對消電路需要實時調(diào)節(jié)反相信號來對消門控電容響應(yīng)信號，在工程上較難實現(xiàn)穩(wěn)定工作。

為解決門控單光子探測器中的以上難點，光量子通信與器件團隊創(chuàng)新地將無線通信中廣泛使用的聲表面波（SAW）技術(shù)應(yīng)用到單光子探測中，通過極窄帶干涉電路實現(xiàn)大帶寬，高抑制比和低相位漂移敏感特性，有效提升了單光子探測器的性能。采用該探測器的QKD系統(tǒng)在信道衰減為2dB時最大成碼率可達25Mb/s，與采用自差分電路探測器的QKD系統(tǒng)13.72Mb/s的最大成碼率相比，性能大幅提升。 目前，光量子通信與器件團隊正在基于此成果開發(fā)APD-M1型集成單光子探測模塊，APD-M1單光子探測模塊將陸續(xù)應(yīng)用于我院量子通信和單光子探測相關(guān)科學(xué)研究和工程項目中，并進一步在業(yè)內(nèi)進行產(chǎn)業(yè)化推廣。 北京量子院高級工程師范元濱和實習(xí)生施婷婷（中科院半導(dǎo)體所）為該成果論文共同第一作者，首席科學(xué)家袁之良為通訊作者，該論文作者還包括光量子通信與器件團隊的冀偉杰工程師，周來助理研究員和中科院半導(dǎo)體所的姬揚教授。

審核編輯 ：李倩