4月28日，由美国费米实验室、加州理工学院以及NASA喷气推进实验室等机构联合组成的研究团队宣布，成功开发出基于量子传感技术的超导微线单光子探测器（SMSPD）。这一新型探测器能够实现粒子物理实验中对时空同步的高精度追踪。
据介绍，SMSPD在费米实验室完成了首次带电粒子束测试，并在时空分辨率方面取得了双重突破。相关研究成果已发表于仪器仪表学杂志。
SMSPD与现有的超导纳米线单光子探测器类似，而后者的应用领域主要集中在量子网络和天文学实验中。然而，SMSPD具有更大的表面积，可以捕获更多粒子喷流，因此更加适合用于粒子物理研究。测试结果显示，该探测器首次实现了对带电粒子的探测，而这一功能在量子网络或天文学领域并非必需，却对粒子物理实验至关重要。
研究团队在费米实验室对SMSPD进行了全面测试，将量子传感器暴露在高能质子束、电子束以及π介子束中。结果表明，与传统探测器相比，SMSPD在粒子探测效率方面表现出显著优势。此外，该探测器还能以更高的精度同时完成空间和时间上的粒子探测。这对于分析高速碰撞后飞出的粒子轨迹尤为重要，有助于科学家更深入地理解碰撞过程及其可能引发的新物理现象。
未来，SMSPD有望应用于下一代尖端项目，例如未来环形对撞机（FCC）和μ子对撞机，助力解决高能对撞过程中每秒数百万次事件的精准追踪难题。此外，这项技术还有望扩展至量子网络和深空通信等领域。
加州理工学院陈尚义物理学教授Maria Spiropulu表示：“在未来20至30年，粒子对撞机的能量与强度可能会发生范式转变，而量子传感技术将成为暗物质探测和时空起源研究中的关键工具。”
由于其在时空分辨率方面的卓越表现，研究团队将SMSPD形象地称为“四维传感器”。费米实验室科学家Cristián Pe?a解释道，这一技术就如同在繁忙的中央车站追踪一位混入人群的嫌疑人：不仅需要高清画面来分辨每个人的面容，还需要具备每秒数十帧的高速连拍能力，否则目标很可能瞬间消失在茫茫人海之中。
本文属于原创文章，如若转载，请注明来源：新型量子传感探测器实现时空同步高精度追踪https://news.zol.com.cn/978/9788001.html
