光子是信息传输的关键，在通信、计算和生物医学等领域至关重要。然而，单个光子的能量极其微弱，难以被普通探测器捕捉。超导单光子探测器（sspd）如同“千里眼”，能够精准探测微弱的光子信号。
中国科学院上海微系统与信息技术研究所（上海微系统所）成功研发了高效率、高工作温度的SSPD，并完成了无人机搭载实验，实测机载探测效率高达90%。
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▲无人机搭载的超导单光子探测系统实测性能
机载应用：性能提升的挑战
SSPD凭借其高效率、低噪声和优异的时间分辨率，广泛应用于量子通信和量子计算等领域。
然而，传统的SSPD系统通常依赖体积庞大、功耗较高的机械制冷机，工作温度需维持在2K（-271℃）左右，难以满足机载应用对小型化、低功耗和快速部署的要求。
材料革新：突破工作温度限制
研究团队通过优化Nb（Ti）N超导薄膜材料的成分，提升了薄膜均匀性和临界温度，使SSPD在4.2K（-269℃）下实现了近乎饱和的探测效率。
实验结果显示，在2.2K工作温度下，探测效率超过95.2%；即使温度升至4.2K，探测效率仍保持在91.8%。这一温度提升意义非凡，如同增强体质，无需厚重衣物即可抵御严寒。新材料结合液氦杜瓦瓶，有效减小了制冷设备的体积。
▲超导单光子探测器在不同工作温度下的效率-电流特性曲线
无人机实验：高效探测的成功验证
4.2K的工作温度使得基于液氦杜瓦瓶的小型化、高效率SSPD系统成为现实。上海微系统所研制了小型液氦杜瓦瓶和电池供电的微型电路，显著降低了系统体积、功耗和尺寸。
在商用无人机平台上进行的实验飞行表明，飞行状态下的探测效率达到90%。这项成果为机载量子信息技术（量子通信、激光雷达等）的发展提供了强有力的探测器保障。
