近日，北京量子信息科學研究院首席科學家袁之良團隊（光量子通信與器件團隊），在APD單光子探測領域首次采用極窄帶干涉電路（Ultra-narrowband interference circuits，簡稱UNIC）方法，有效降低了單光子探測器的后脈沖噪聲和時間抖動并實現了高計數率，研究成果以《Ultra-narrowband interference circuits enable low-noise and high-rate photon counting for InGaAs/InP avalanche photodiodes》（極窄帶干涉電路實現低噪聲高計數率InGaAs/InP APD單光子探測器）為題，于2023年2月16日發表于《Optics Express》。

量子院光量子通信與器件團隊研發的集成極窄帶干涉電路的單光子探測器模塊 APD單光子探測器采用雪崩光電二極管和半導體制冷技術，與超導納米線單光子探測器相比，具有體積和成本優勢，在量子通信網絡工程化中廣泛應用。

在量子通信應用中，APD單光子探測器一般采用門控方式工作，讀出電路需要有效抑制門控電容響應信號。傳統讀出電路包括自差分電路、射頻低通/帶通濾波電路和主動對消電路。自差分電路尺寸較大且中心頻率對器件相位漂移敏感；射頻低通/帶通濾波電路因帶寬限制會加大讀出信號的時間抖動；主動對消電路需要實時調節反相信號來對消門控電容響應信號，在工程上較難實現穩定工作。

為解決門控單光子探測器中的以上難點，光量子通信與器件團隊創新地將無線通信中廣泛使用的聲表面波（SAW）技術應用到單光子探測中，通過極窄帶干涉電路實現大帶寬，高抑制比和低相位漂移敏感特性，有效提升了單光子探測器的性能。采用該探測器的QKD系統在信道衰減為2dB時最大成碼率可達25Mb/s，與采用自差分電路探測器的QKD系統13.72Mb/s的最大成碼率相比，性能大幅提升。 目前，光量子通信與器件團隊正在基于此成果開發APD-M1型集成單光子探測模塊，APD-M1單光子探測模塊將陸續應用于我院量子通信和單光子探測相關科學研究和工程項目中，并進一步在業內進行產業化推廣。 北京量子院高級工程師范元濱和實習生施婷婷（中科院半導體所）為該成果論文共同第一作者，首席科學家袁之良為通訊作者，該論文作者還包括光量子通信與器件團隊的冀偉杰工程師，周來助理研究員和中科院半導體所的姬揚教授。

審核編輯 ：李倩