单光子探测器（SPD）是一种超低噪声器件，增强的灵敏度使其能够探测到光的最小能量量子——光子。单光子探测器可以对单个光子进行探测和计数，在许多可获得的信号强度仅为几个光子能量级的新兴应用中，单光子探测器可以一展身手。利用类似于人眼杆状细胞的光探测机理，美国西北大学和伊利诺斯州大学的研究小组已经开发出了红外单光子聚焦载流子增强传感器（FOCUS）。该装置有望在生物光子学、医学影像、非破坏性材料检查、国土安全与监视、军事视觉与导航、量子成像以及加密系统等方面取得广泛应用。
针对未来对小型化量子通信设备的迫切需求，需要减小高速单光子探测器的体积。潘建伟团队进一步发展了新型微弱雪崩信号提取技术，并利用低温共烧陶瓷技术，最终研制出1.25GHz单光子探测器的单片集成读出电路芯片，尺寸为15mm×15mm。
据介绍，该芯片应用于探测器系统后，经性能表征，-50℃条件下探测效率为27.5%、暗计数为1.2kcps，与采用板级集成的读出电路的测试结果几乎一致，芯片的功能特性得到验证。随后对该芯片进行70小时的连续性测试，指标参数保持不变，芯片的稳定性得到验证。
随后利用光电集成技术等，形成高速单光子探测器集成组件，并与探测器系统附属电路相结合，最终实现一体化集成的微型高速单光子探测器模块。经测算，与现有同功能高速单光子探测器相比，该模块体积可减小20倍，这为小型化量子通信系统的研制提供了有力支撑。
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