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单光子探测器是实现量子技术及验证基础物理的关键工具，是现代量子光学工具箱的核心组件。针对超导量子器件天然信号载体——微波光子能量极低带来的探测难题，尽管近年来已取得显著进展并提出了多种探测器架构方案，但可 itinerant 微波单光子的可靠探测仍是待解课题。该研究团队提出并模拟了一套完整的单光子倍增-放大-检测协议，其核心采用约瑟夫森光子器件：通过直流偏置驱动的非弹性库珀对隧穿效应与入射光子能量协同作用产生多光子输出，从而克服低能量瓶颈。研究团队结合Mølmer最新发展的光子脉冲全量子态描述框架与随机薛定谔方程，完整建模了倍增检测流程，可精确计算探测概率（84.5%）、暗计数率（10⁻³/T）等关键性能指标。仿真表明：采用两级倍增结构（总增益16倍）时，对脉宽T的高斯脉冲可实现84.5%的探测效率，同时暗计数率低至10⁻³/T，其综合性能有望超越现有方案。该工作通过优化参数使输出态单模占据数显著提升，配合传统线性放大器的外差测量即可有效区分信号与真空噪声。