單光子探測技術(shù)普遍用于通訊、量子信息、熒光和拉曼光譜學(xué)等領(lǐng)域，特別是量子信息計數(shù)和微光探測技術(shù)很關(guān)鍵的器件之一。目前，可用的單光子探測器件有：光電倍增管（pmt），工作在蓋革模式下的雪崩光電二級管（apd）等。在400至900nm光波段，以硅apd為敏感元件的單光子探測器性能良好，暗計數(shù)小于25cps，量子效率在650nm附近可高達(dá)到70%。但由于帶隙寬度的限制，硅apd對波長1微米以上的光沒有響應(yīng)。在近紅外光波段（1100~1650nm），目前性能很好的是基于銦鎵砷（）apd的單光子探測器，其量子效率在1.55μm波長處能達(dá)約25%，暗計數(shù)約10^3cps左右?？傮w而言，不論光電倍增管還是基于apd的單光子探測器，其量子效率、暗計數(shù)等性能遠(yuǎn)不能滿足量子信息計數(shù)發(fā)展的需要，特別是針對所謂的線性量子計算，對單光子探測器性能要求更高。即使在傳統(tǒng)的光纖通信和熒光光譜領(lǐng)域的應(yīng)用，對單光子探測器的性能提高也非常迫切?？墒莻鹘y(tǒng)的單光子探測器的性能已基本達(dá)到極限，很難再有本質(zhì)的提高。
2001年，俄羅斯scon公司基于超導(dǎo)納米線技術(shù)研發(fā)了超導(dǎo)單光子探測器（sspd）改變了這一現(xiàn)狀。此系統(tǒng)擁有1-6個獨(dú)立的通道，它的敏感區(qū)域為折疊的條狀nbn薄膜。探測波長范圍600~1700nm，幾乎*覆蓋apd 探測范圍；大探測效率>30%，已達(dá)到傳統(tǒng)銦鎵砷apd效率水平；暗計數(shù)<10/s，死時間<10ns，大計數(shù)率>200m/s，使它擁有更高的探測速度和精度。這些性能比常規(guī)單光子探測器有了質(zhì)的飛躍。
超導(dǎo)納米線單光子探測器具備的單光子靈敏度低、低時間抖動，鍛恢復(fù)時間和無需門電路的優(yōu)勢使它在光子技術(shù)前沿領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用：
1.量子密鑰分發(fā)（qkd）
對于光纖長距離qkd，1550nm波長的高性能探測技術(shù)是非常關(guān)鍵的。暗計數(shù)直接影響誤碼率，低暗計數(shù)和低時間抖動的sspd確保光子到達(dá)時間可以被精確測量。另外qkd系統(tǒng)因為傳統(tǒng)探測器存在安全漏洞易遭受到“量子攻擊“，也可以使用sspd防范。
2.光量子計算
量子計算方案對單光子探測技術(shù)提出了嚴(yán)格要求，需要探測器具備近似100%探測效率和光子數(shù)分辨能力。隨著sspd性能的穩(wěn)步提升，sspd已經(jīng)開始被應(yīng)用于量子信息科學(xué)（qis）原理驗證試驗，檢測多光子過程，在這些高難度試驗中實現(xiàn)通訊波長的高符合計數(shù)。
3.量子光源表征
sspd結(jié)合超快泵浦光源和tcspc電路，可以用來開展單原子和單分子兩類單光子源特性測試。sspd的低時間抖動和紅外敏感性使得我們能夠在波長達(dá)到2微米的情況下仍能分辨更短的光致發(fā)光壽命。sspd可以被用來發(fā)展和表征各種類型的通信波長光子對源。
4.經(jīng)典太空對地通信
空間對地通信是通信波長低時間抖動探測器的需求的一個重要領(lǐng)域。sspd可以作為1550nm地面接收器，實現(xiàn)一定激光功率條件下航天探測器到地面的高效數(shù)據(jù)傳輸。
5.集成電路檢測
半導(dǎo)體工業(yè)對cmos邏輯電路芯片故障的實用化檢測和診斷技術(shù)也可以使用sspd。在cmos器件中，當(dāng)開關(guān)發(fā)生時，飽和模式下的fets會在導(dǎo)電溝道的夾斷區(qū)產(chǎn)生一個很強(qiáng)的電場，這使得電子具有很高的能量。電子在損失能量時會發(fā)射電子。隨著晶體管尺寸的減小，門尺寸也在減小。因此偏置電壓也在減小，導(dǎo)致長波長光子發(fā)射，發(fā)射光子通常在近紅外波段。利用sspd實現(xiàn)對這些單光子的檢測使得半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)可以分析cmos期間的時序參數(shù)。
6.分布式光纖溫度測試
由于sspd具有通信波長單光子靈敏度、低暗計數(shù)、低時間抖動、無需門電路工作的特性，它可以在光纖傳感應(yīng)用中得到使用。當(dāng)光脈沖通過光纖時，由于發(fā)生拉曼散射，會散射產(chǎn)生分別比泵浦波長長和短的微弱散射光。sspd可以檢測這種單模光纖中出現(xiàn)的非常微弱的背向散射光信號。通過比較這種不同波長拉曼信號的強(qiáng)度比值，可以得出溫度信息。結(jié)合泵浦光脈沖和低時間抖動sspd以及tcspc電路提供的定時信息，我們可以獲得光纖不同長度位置的溫度信息。
7.飛行時間激光測距
sspd可以用來提升激光雷達(dá)（lidar）系統(tǒng)的量程和性能。sspd還可能在更大范圍的大氣遙感應(yīng)用中使用。