为了探究暗计数的空间信息，我们引入了差分读出法，利用两个相同的读出通道来追踪同一暗计数事件产生的输出信号。使用两个偏置板（Mini-Circuits，ZX86-12G-S +）来分离偏置电流和输出信号。然后对来自纳米线两个不同极性相反的终端的信号进行放大。在我们的实验中，对不同的 SNSPD 使用了两套放大器。对于有源面积较大的器件（本文中为 65 × 130 μm2），使用标称增益为 50 dB 的商用室温低噪声放大器（RT-LNA：RFbay，LNA650）。对于有源面积较小的器件（本文中为 ≤35 × 35 μm2），采用了安装在 40 K 级和二级自制 RT-LNA 上的自制低温低噪声前置放大器（cryoLNA），以进一步降低电噪声的贡献，如图（a）所示。低温低噪声放大器的标称增益为 32 dB，功耗约为 20 mW，3 分贝带宽为 1 GHz，噪声温度低于 15 K；第二级自制 RT-LNA 的标称增益为 20 dB，3 分贝带宽为 600 MHz。如图（b）所示，放大后的信号最终被示波器（Keysight，MOSV204A）同时记录下来。示波器的采样率设置为每秒 80 千兆采样，分辨电平约为最大振幅的 15%，以提高时间分辨率并减少蜿蜒纳米线反射的影响。资料来源：Xingyu Zhang, Xiaofu Zhang, Jia Huang, Can Yang, Lixing You, Hao Li, et al.

在量子计算和光学技术最近的一次飞跃中，研究人员发现了光子探测的一个重要方面。在量子通信和先进光学系统中举足轻重的超导纳米线单光子探测器（SNSPDs）长期以来一直受到一种被称为本征暗计数（iDCs）的现象的阻碍。这些杂散信号在没有任何真实光子触发的情况下出现，严重影响了这些探测器的精度和可靠性。

从安全通信到敏感的天文观测，SNSPD 是广泛应用中不可或缺的部分。

由中国科学院上海微系统与信息技术研究所（SIMIT）游力行研究员和李浩研究员领导的团队采用了一种新颖的差分读出方法，研究了有人工几何约束和无人工几何约束的SNSPD中iDC的空间分布。这种方法可以精确描述 iDCs 的空间来源，揭示探测器内微小几何约束的重要影响。

研究结果表明，SNSPD 中的 iDC 主要是由几个特定的几何收缩引起的，与器件的整体尺寸无关。研究结果表明，通过针对和修改这些收缩，有可能大大减少 iDC 的发生。这项研究发表在《超导》杂志上。

这一突破对量子技术和光学系统的未来有着深远的影响。通过缓解暗计数问题，光子探测的准确性和可靠性可以得到显著提高，从而为安全量子通信的进步和提高天文观测的灵敏度铺平道路。