开发者笔记 | 多谱面向量子计算钡离子激光（1762nm）稳频应用研发的光电探测器

作为“光电开发者联盟”理念的呐喊者与实践者，多谱光学始终秉持“开发工具化”的产品核心设计语言，致力于为光电开发者提供高效、可靠的解决方案。

过去一年，我们深感荣幸——越来越多的客户选择信任多谱产品，并在实际应用中收获了令人欣喜的成果。无论是助力科研突破，还是加速产业创新，多谱工具始终陪伴开发者们跨越“从零到一”的研发第一公里，让复杂的光电开发变得更简单、更高效。

为更好地分享经验、传递价值，多谱公众号特别开设了“开发者笔记”专栏。一年来，我们与行业同仁共同探索光电开发的无限可能，持续输出多谱方案与实用工具。未来，我们仍将坚持这一使命，与开发者并肩前行，用技术赋能每一份创新灵感。

10月7日，瑞典皇家科学院宣布，将2025年诺贝尔物理学奖授予约翰·克拉克（John Clarke）、米歇尔·H·德沃雷（Michel H. Devoret）和约翰·M·马蒂尼斯（John M. Martinis）三位物理学家。

他们的获奖理由是“在电路中实现了宏观量子力学隧穿效应和能量量子化”。简单来说，他们通过精巧的实验，首次在一个人造宏观电路（芯片尺寸约一厘米）中，清晰地观测到了原本只属于微观粒子世界的量子现象。

• 量子隧穿效应：好比一个球本该撞墙反弹，却像有了“穿墙术”一般，直接出现在墙的另一侧。

• 能量量子化：意味着系统的能量变化像上楼梯，只能是一级一级地跳跃，而不能像滑梯那样连续变化。

这项突破性研究证实，只要条件合适，量子效应并非微观粒子的专利，它同样可以在由数十亿粒子组成的宏观系统中显现并受控。这直接催生了“人造原子”——超导量子比特的概念，为当今最具前景的量子计算机技术路线铺平了道路。

上述诺贝尔奖所表彰的基础科学研究，正是支撑当今量子计算技术发展的核心物理原理。接下来，我们将聚焦于在钡离子平台中面临的高精度量子操控挑战。

在量子计算研究，尤其是基于钡离子的平台中，高精度量子操控对激光光源的相干性提出了极高要求。通常需要实现kHz乃至亚Hz量级的窄线宽激光，以满足高保真度量子态制备、逻辑门操作与读取的需求。因此，激光稳频技术成为关键环节，其核心在于有效抑制各类噪声对激光频率稳定性的影响。

在众多噪声来源中，光纤噪声是激光经光纤传输后线宽展宽的一个重要因素。本次实验以1762 nm激光稳频为具体目标，该波长对应于钡离子体系中重要的跃迁能级。为有效抑制光纤引入的相位与频率噪声，需借助光学外差法，通过两路光干涉形成拍频信号，进而提取噪声并进行反馈控制。

实验中使用的VEXLUM 1762 nm激光器经光纤传输后，其噪声抑制效能高度依赖于光电探测器的性能。探测器需覆盖1762nm波长并具备200MHz以上带宽，以准确捕捉快速噪声起伏。然而，市面常见光电探测器响应范围多截止于1700nm，成为实现该波段高频测量的主要瓶颈。多谱光学所提供的探测器是少数可同时满足波长与带宽严苛要求的商用产品，其宽范围响应特性为本次光纤噪声抑制（fiber noise cancellation）实验的成功实施提供了关键保障。

VEXLUM 1762nm 激光器。

因为本实验涉及运用光电探测器来测量1762nm波长激光，所以需要光电探测器的工作范围覆盖1762nm波长，并且要求带宽达到200MHz。而市面上绝大部分光电探测器的工作范围截止于1700nm，多谱光学是市面上为数不多的可以支持我们实验需求的制造商。下图为多谱光学该款光电探测器与市面上某品牌最理想光电探测器的响应曲线对比。

在1762nm波长，多谱光学的此款光电探测器有近1A/W的响应，而某品牌对我们最理想的探测器在该波长的响应接近为0。目前多谱光学是我们找到的唯一一家可以满足我们实验需求的制造商，并且其工作范围能覆盖到近2600nm。

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