近日，一個由美國費米實驗室、加州理工學院及NASA噴氣推進實驗室聯(lián)合構(gòu)成的研究團隊宣布了一項重大突破：他們成功研發(fā)了一款基于量子傳感技術(shù)的超導微線單光子探測器（SMSPD），這款探測器在粒子物理實驗中展現(xiàn)出了前所未有的時空同步追蹤精度。
據(jù)悉，SMSPD在費米實驗室接受了首次帶電粒子束測試，并取得了時空分辨率方面的雙重飛躍。相關研究成果已在專業(yè)期刊《儀器儀表學雜志》上發(fā)表。這款探測器與現(xiàn)有的超導納米線單光子探測器在結(jié)構(gòu)上有所相似，但其更大的表面積使其能夠捕獲更多的粒子噴流，因此在粒子物理研究領域更具優(yōu)勢。
研究團隊在費米實驗室對SMSPD進行了全面的測試，將其暴露在高能質(zhì)子束、電子束以及π介子束中。測試結(jié)果顯示，與傳統(tǒng)探測器相比，SMSPD在粒子探測效率上具有顯著優(yōu)勢，同時能夠以更高的精度同時完成空間和時間上的粒子探測。這一特性對于分析高速碰撞后飛出的粒子軌跡至關重要，有助于科學家更深入地理解碰撞過程及其可能產(chǎn)生的新物理現(xiàn)象。
SMSPD不僅在粒子物理實驗中表現(xiàn)出色，其潛在的應用領域也十分廣泛。研究團隊表示，這款探測器未來有望應用于下一代尖端項目，如未來環(huán)形對撞機（FCC）和μ子對撞機，以解決高能對撞過程中每秒數(shù)百萬次事件的精準追蹤難題。這項技術(shù)還有望擴展到量子網(wǎng)絡和深空通信等領域，為科學研究和技術(shù)發(fā)展帶來新的突破。
加州理工學院的Maria Spiropulu教授對此表示：“在未來幾十年里，粒子對撞機的能量與強度可能會發(fā)生重大變革，而量子傳感技術(shù)將成為暗物質(zhì)探測和時空起源研究中的關鍵工具。SMSPD的成功研發(fā)，無疑為這一領域的研究注入了新的活力。”
費米實驗室的科學家Cristián Pe?a形象地比喻道：“這款探測器就像是在繁忙的中央車站追蹤一位混入人群的嫌疑人。它不僅需要高清畫面來分辨每個人的面容，還需要具備每秒數(shù)十幀的高速連拍能力，以確保目標不會瞬間消失在茫茫人海之中。SMSPD正是這樣一款具備高精度和高速度的理想探測器。”
