中国科学院上海微系统所的尤立星、李浩团队与武爱民团队的合作成果——利用内嵌2D光子晶体结构，实现了极低占空比超导纳米线单光子探测器。这项突破性成果不仅保持高吸收效率，更成倍提高了探测速度。其相关研究成果在中科院一区学术期刊《Photonics Research》(第11卷，第12期，页码2128-2135(2023年))在线发表，并被选入当期的编辑推荐(Editor's Pick)。
超导纳米线单光子探测器的发展在量子计算、深空通信、遥感和生物荧光成像等多个前沿领域引起广泛关注。在激光雷达和成像领域尤为突出，对探测器的要求不仅是高速，还需要保持高系统探测效率，以获得更高的信噪比和最大计数率。
在设定了光敏面大小(典型直径为15~23 μm)的前提下，要同时提高探测速度和保持高吸收效率是一项巨大挑战。通过降低纳米线的占空比来提高探测速度是传统手段，但这往往伴随着纳米线吸收效率的严重下降。
为解决这一挑战，团队提出了一项创新的光场局域化方法。通过在超窄(约80 nm)、超薄(约6 nm)的超导NbN线条下方集成2D光子晶体结构，成功实现了90%的吸收效率，而纳米线占空比仅为传统介质反射镜结构器件的1/3，同时饱和计数率达到了80 MHz，相应的恢复时间仅为12 ns，实现了接近3倍的探测速度提升。
