超导TES单光子探测器的优点

　　日本AIST研究小组开发的TiTES单光子探测器，虽然由于工作温度高而在响应速度方面一直保持优势，但在能量分辨特性上的表现欠佳。2008年，Fukuda等开发的工作温度在359mK的TiTES对1550nm光子的能量分辨仅达到0.68eV的水平，勉强可分辨几个数目的光子。接着，他们在2009年展示的两个工作温度分别为444和316mK的TiTES单光子探测器，对850和1550nm光子的能量分辨分别为0.39和0.30eV.虽然在能量分辨性能上比之前的器件有所提高，但与工作温度在100mK附近的其他类型TES单光子探测器尚有较大差距。

　　量子光学和量子信息科学等研究领域的快速发展对单光子探测器的性能提出了更高要求，超导TES单光子探测器由于其优越的性能在这些领域具有重要的应用价值。通过集成光学谐振腔并提高光纤与探测器之间的光耦合效率，超导TES单光子探测器的系统探测效率在多个波长下已接近100.超导TES单光子探测器对1550nm光子的能量分辨一般在0.2eV左右，好的能量分辨已达到0.113eV，表现出多至29个光子态的分辨能力。

　　超导TES单光子探测器的另外一个突出优点在于极低的暗计数率（典型值在几个赫兹以下）。响应速度以及时间抖动等特性是超导TES单光子探测器的不足，但随着近年来研究的深入，它的响应速度已有较大幅度提高。目前快的超导TES单光子探测器的响应时间在300ns左右，小的时间抖动在20ns左右。通过优化器件、工作点和读出电路等有望继续提高探测器的响应速度和时间抖动特性。与其他单光子探测器相比，超导TES单光子探测器在探测效率、能量分辨、可分辨光子数、暗计数等多个探测器性能上具有的优势，该类单光子探测器必将越来越广泛地被应用于量子光学和量子信息科学领域并发挥更加重要的作用。