2024中国光学十大进展发布！3项来自嘉定

近日，中国激光杂志社发布“2024中国光学十大进展”，位于菊园新区“嘉定科创核”的科研院所共有3项光学进展入选，其中基础研究类1项、应用研究类2项。

01

10光子分辨的超导单光子探测器

中国科学院上海微系统与信息技术研究所集成电路材料全国重点实验室“10光子分辨的超导单光子探测器”入选“2024中国光学十大进展（基础研究类）”。

光子是光的最小能量单元，单个光子的能量极其微小，一般光探测器无法探测。而超导单光子探测器如同一双“光子慧眼”，可对入射的单个光子进行计数，实现对极微弱目标信号的探测。随着光量子计算、遥感遥测、激光雷达、深空通信等领域的发展，对超导单光子探测器的光子数分辨率等性能参数提出了更高要求。

传统纳米条带虽然可以高效率、高速度地探测单光子，但是仅具有微弱的光子数分辨能力，即使采用改进的低温读出电路也只能分辨三四个光子。中国科学院上海微系统与信息技术研究所尤立星、孔令东团队通过调控超导条带的热点电阻，首次利用微米线超导条带光子探测器实现10光子数的高分辨率探测，同时通过双通道设置，减少数据采集量，实现光子数的实时读取。研究结果为光子量子计算、玻色子采样和量子计量学等领域的发展提供了参考。

02

Pb级超分辨三维纳米光子存储器技术

上海理工大学顾敏、中国科学院上海光学精密机械研究所阮昊和张江实验室、上海理工大学文静研发出全球首个Pb级超大存储容量三维纳米光子存储技术，入选“2024中国光学十大进展”（应用研究类）。

以某深度学习AI模型为例，整个互联网的文本大小约为56Pb（1Pb等于128TB），如果用1TB容量的移动硬盘存储数据，平铺开来相当于一个标准田径场的面积，但是在超级光盘——“Pb级海量三维纳米光子存储技术”的加持下，存储空间只要一台电脑的大小。

该研究团队首次提出并基于双光束调控聚集诱导发光的原理，在信息写入和读出均突破了光学衍射极限的限制，验证了单盘等效容量为1.6Pb的纳米光子存储技术，单盘相当于8000张商用光盘或约100个普通商用硬盘。

光学衍射极限是全球科学家亟需攻克的前沿难题，不仅在光存储领域，激光直写机、光学显微技术等，无一不被光学衍射极限所限制。在2021年《科学》发布的全世界最前沿的125个科学问题中，光学衍射极限高居物理领域首位，也是2024年《自然》发布的2025最受关注的7个技术领域之一。

此次成果提供了节能、低成本、超大容量数据存储解决方案，对我国在信息存储领域突破关键核心技术具有重大意义，更有助于航空航天、生物医学、卫星通信等领域取得全新进展。

03

孤子分裂驱动的超宽谱紫外色散波辐射

中国科学院上海光学精密机械研究所冷雨欣、庞盟、黄志远团队揭示了孤子分裂驱动的超宽谱紫外色散波辐射新机制，入选“2024中国光学十大进展”（应用研究类）。

光谱带宽越宽，意味着仪器能够覆盖更多的波长范围，从而提供更丰富的光谱信息。传统的紫外色散波辐射技术，产生的紫外脉冲光谱宽度通常被限制在数纳米至数十纳米范围，如何克服光谱带宽性能瓶颈，是亟待解决的难题之一。

该研究团队揭示了空芯毛细管光纤中一种新颖的孤子动力学机制，实现了200纳米至400纳米紫外飞秒激光输出，为高相干宽带紫外激光产生提供了新的技术手段，在精密激光制造、超快光谱学与电子学等方向展现出重大应用潜力。

通讯员：王荣会、汤辰霞

编辑：倪丹丹

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