近日，一個由美國費米實驗室、加州理工學院及NASA噴氣推進實驗室聯合構成的研究團隊宣布了一項重大突破：他們成功研發了一款基于量子傳感技術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出了前所未有的時空同步追蹤精度。
據悉，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期刊《儀器儀表學雜志》上發表。這款探測器與現有的超導納米線單光子探測器在結構上有所相似，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，將其暴露在高能質子束、電子束以及π介子束中。測試結果顯示，與傳統探測器相比，SMSPD在粒子探測效率上具有顯著優勢，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生的新物理現象。
SMSPD不僅在粒子物理實驗中表現出色，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，如未來環形對撞機（FCC）和μ子對撞機，以解決高能對撞過程中每秒數百萬次事件的精準追蹤難題。這項技術還有望擴展到量子網絡和深空通信等領域，為科學研究和技術發展帶來新的突破。
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生重大變革，而量子傳感技術將成為暗物質探測和時空起源研究中的關鍵工具。SMSPD的成功研發，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。”
