一款能够捕捉单个光子的“火眼金睛”在安徽实现量产，中国量子技术突破从实验室走向产业化的关键瓶颈。
单个光子是光的最小单位，能量极其微弱。捕捉单个光子的技术，如同在雷雨声中分辨一枚绣花针落地的声音。过去，我国高性能单光子探测器依赖进口，成为量子科技发展的“卡脖子”环节。
2025年10月，安徽省量子信息工程技术研究中心宣布，全球首款四通道超低噪声半导体单光子探测器已成功研制并实现量产。这款探测器在探测效率、暗噪声水平、集成度等多项关键指标上刷新世界纪录。
01 “火眼金睛”的技术突破
单光子探测器是量子技术的“核心感知器官”，能够精准捕捉和识别单个光子。科大国盾量子技术股份有限公司研发团队在中国科学技术大学和中科院量子创新院的专利与技术许可基础上，经过三年攻关，攻克了多项技术难题。
团队首次将热声制冷技术应用于半导体单光子探测器领域，将探测器的工作温度从原来的零下50摄氏度降低到零下120摄氏度。工作温度的大幅下降带来暗噪声水平显著降低约90%，在20%探测效率下，暗计数率达到约100赫兹的超低值。
这款探测器的另一大创新是国际首创的四通道集成架构。此前国际上仅有单通道的同类工程化产品，复杂探测场景下需多台协同工作。现在，四通道深度制冷单光子探测器的体积仅为国际同类单通道产品的1/9，单台就能完成此前多台探测器才能实现的复杂探测任务。
02 从“单眼”到“复眼”的跨越
传统单通道探测器如同“单眼观天”，而四通道集成架构实现了“复眼明察”的飞跃。这一突破不仅减少了体积，还大幅提升了检测效率。
最大探测效率从25%提升至35%，对极微弱光的探测灵敏度进一步迈向极限。集成度的提高打破了过去体积大、功耗高、通道一致性差等局限。
安徽省量子信息工程技术研究中心主任唐世彪表示，这一技术“将‘灵敏的光眼’升级成‘火眼金睛’，实现了我国在量子信息源头核心器件与组件环节的自给自足”。
在安徽另一实验室，中国科学院上海微系统所团队也成功研制出具备98%系统探测效率的光子数可分辨单光子探测器。该探测器可分辨32个光子，远超传统超导纳米线探测器（通常不超过10个光子）的分辨上限。
03 产业化突破的应用前景
单光子探测器的量产为解决量子通信、激光雷达、生物成像等领域的瓶颈问题提供了自主可控、性能领先的核心组件。
在量子通信领域，高性能单光子探测器是量子密钥分发系统的核心组件，能够提升通信的安全距离和成码率。在激光雷达方面，它可以提高探测灵敏度，使激光雷达能够探测更远距离的微弱信号。
在生物荧光成像领域，单光子探测器能够捕捉极微弱的生物发光信号，为生命科学研究提供新工具。在深空激光测距方面，高灵敏度探测器可以接收从遥远天体返回的极微弱激光信号。
目前，新型单光子探测器产品已服务于国内顶尖科研单位，具备批量生产与交付能力。科大国盾量子公司探测器负责人方余强表示：“目前已经具备了批量量产交付的能力，能让更多的科研院所，包括一些量子的应用公司可以去应用到这款产品”。
04 中国量子探测的未来路径
唐世彪透露，未来研发团队将沿着小型化、芯片化、集成化的发展路径，推动产品加快走向规模化应用。这一技术路线将为下一代星地一体量子通信网络、高精度激光雷达、深空探测等重大工程提供“中国方案”。
与此同时，中国科学院上海微系统所研发的光子数可分辨单光子探测器，也为光量子计算、量子通信等前沿领域的实用化突破提供了核心器件支撑。
两款高性能探测器的突破，标志着中国在量子探测领域已形成基础研究与应用开发并进的技术创新体系。从核心器件到系统应用，中国量子科技发展的生态正日益完善。
随着四通道单光子探测器量产及新一代光子数可分辨探测器的成功研制，中国在量子探测领域实现了从“跟跑”到“并跑”最终迈向“领跑”的转变。
未来，这些“火眼金睛”的探测器将嵌入量子通信网络，守护国家信息安全；装入激光雷达，绘制高精度三维地图；飞向太空，捕捉宇宙深处最微弱的光信号。