少层NbSe2超导纳米线中的单光子探测
超导纳米线单光子探测器(SNSPDs)因其具备超高效率、低暗计数和快速时间分辨率的单光子探测能力,成为光子量子技术的核心组件。理想超导材料需兼具高度均匀性、大吸收截面和原子级厚度,以将单光子探测范围从近红外扩展至太赫兹波段——该领域现有材料选择尤为受限。基底无关性设计将进一步推动探测器与功能材料、异质结构的集成,从而提升性能并实现多种个体激子的近端读取。本研究中,研究人员采用自上而下工艺将典型二维超导体二硒化铌(NbSe₂)加工成宽度不足100纳米的少层纳米线,成功演示了780纳米和1550纳米波段的单光子探测。在保持暗计数率低于1赫兹直至开关电流的同时,实现了优于50皮秒的时间抖动。通过扩散热斑模型估算的理论截止波长可突破毫米波段。该研究成果为集成于量子光子电路与量子器件的量子极限探测器开辟了新途径,有望带来新型探测能力和前所未有的能量灵敏度。
