科技日報北京10月26日電 （記者張夢然）美國國家標準與技術研究所（NIST）團隊製造了一款包含40萬像素的超導相機，分辨率是其他同類設備的400倍。26日發表在《自然》雜誌的此項成果
，未來將可用於生物醫學成像及天文觀測等領域。

該(gai)相(xiang)機(ji)由(you)超(chao)細(xi)電(dian)線(xian)網(wang)格(ge)組(zu)成(cheng)
，冷(leng)卻(que)至(zhi)接(jie)近(jin)絕(jue)對(dui)零(ling)度(du)，電(dian)流(liu)在(zai)其(qi)中(zhong)毫(hao)無(wu)阻(zu)力(li)地(di)移(yi)動(dong)，直(zhi)到(dao)電(dian)線(xian)被(bei)光(guang)子(zi)擊(ji)中(zhong)。在(zai)這(zhe)款(kuan)超(chao)導(dao)納(na)米(mi)線(xian)相(xiang)機(ji)中(zhong)
，即(ji)使(shi)是(shi)單(dan)個(ge)光(guang)子(zi)所(suo)傳(chuan)遞(di)的(de)能(neng)量(liang)也(ye)可(ke)被(bei)檢(jian)測(ce)到(dao)，因(yin)為(wei)它(ta)會(hui)關(guan)閉(bi)網(wang)格(ge)上(shang)特(te)定(ding)位(wei)置(zhi)（像素）的超導性。結合所有光子的所有位置和強度就形成了圖像。

超導相機的每個超導組件都必須冷卻到超低溫才能正常工作，而將每個像素單獨連接到冷卻係統幾乎是不可能的。NIST與美國國家航空航天局噴氣推進實驗室
、科羅拉多大學博爾德分校研究人員組成的團隊克服了這一障礙，將來自許多像素的信號組合到幾條室溫讀出線上。

超導線材的一般特性是允許電流自由流動直至達到某個最大“臨界”電dian流liu。為wei了le利li用yong這zhe種zhong行xing為wei，研yan究jiu人ren員yuan向xiang傳chuan感gan器qi施shi加jia了le略lve低di於yu最zui大da值zhi的de電dian流liu。在zai這zhe種zhong情qing況kuang下xia
，即ji使shi單dan個ge光guang子zi撞zhuang擊ji一yi個ge像xiang素su，也ye會hui破po壞huai超chao導dao性xing。電dian流liu不bu再zai能neng夠gou無wu阻zu力li流liu過guo納na米mi線xian，而er是shi被bei分fen流liu到dao連lian接jie每mei個ge像xiang素su的de小xiao型xing電dian阻zu加jia熱re元yuan件jian
，分fen流liu電dian流liu產chan生sheng可ke快kuai速su檢jian測ce的de電dian信xin號hao。

團(tuan)隊(dui)此(ci)次(ci)構(gou)建(jian)了(le)具(ju)有(you)交(jiao)叉(cha)超(chao)導(dao)納(na)米(mi)線(xian)陣(zhen)列(lie)的(de)相(xiang)機(ji)，這(zhe)些(xie)納(na)米(mi)線(xian)形(xing)成(cheng)多(duo)行(xing)和(he)多(duo)列(lie)，這(zhe)使(shi)團(tuan)隊(dui)能(neng)夠(gou)一(yi)次(ci)測(ce)量(liang)來(lai)自(zi)整(zheng)行(xing)或(huo)整(zheng)列(lie)像(xiang)素(su)的(de)信(xin)號(hao)，而(er)不(bu)是(shi)記(ji)錄(lu)每(mei)個(ge)單(dan)獨(du)像(xiang)素(su)的(de)數(shu)據(ju)，從(cong)而(er)大(da)大(da)減(jian)少(shao)了(le)讀出線的數量。

當(dang)光(guang)子(zi)撞(zhuang)擊(ji)像(xiang)素(su)時(shi)

，會(hui)形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)微(wei)小(xiao)的(de)熱(re)點(dian)。熱(re)點(dian)反(fan)過(guo)來(lai)產(chan)生(sheng)兩(liang)個(ge)電(dian)壓(ya)脈(mai)衝(chong)，電(dian)壓(ya)脈(mai)衝(chong)由(you)兩(liang)端(duan)的(de)檢(jian)測(ce)器(qi)記(ji)錄(lu)。脈(mai)衝(chong)到(dao)達(da)末(mo)端(duan)檢(jian)測(ce)器(qi)所(suo)需(xu)的(de)時(shi)間(jian)差(cha)
，就(jiu)揭(jie)示(shi)了(le)像(xiang)素(su)所(suo)在(zai)的(de)列(lie)。探(tan)測(ce)器(qi)可(ke)識(shi)別(bie)短(duan)至(zhi)五(wu)十(shi)萬(wan)億(yi)分(fen)之(zhi)一(yi)秒(miao)的(de)信(xin)號(hao)到(dao)達(da)時(shi)間(jian)差(cha)異(yi)。采(cai)用(yong)新(xin)的(de)讀(du)出(chu)架(jia)構(gou)後(hou)，團(tuan)隊(dui)在(zai)增(zeng)加(jia)像(xiang)素(su)數(shu)量(liang)方(fang)麵(mian)取(qu)得(de)了(le)快(kuai)速(su)進(jin)展(zhan)。幾(ji)周(zhou)之(zhi)內(nei)
，像(xiang)素(su)數(shu)量(liang)從(cong)2萬躍升至40萬。

這一讀出技術可很容易地擴展到更大的相機，具有數千萬或數億像素的超導單光子相機很快就會麵世。

【總編輯圈點】

這zhe不bu但dan是shi目mu前qian同tong類lei產chan品pin中zhong分fen辨bian率lv最zui高gao的de相xiang機ji，還hai將jiang是shi未wei來lai低di光guang工gong作zuo的de最zui理li想xiang選xuan擇ze之zhi一yi。因yin為wei在zai接jie下xia來lai的de一yi年nian裏li，該gai團tuan隊dui還hai會hui進jin一yi步bu提ti高gao原yuan型xing相xiang機ji的de靈ling敏min度du
，以yi便bian它ta可ke捕bu獲huo每mei個ge傳chuan入ru的de光guang子zi。這zhe樣yang優you化hua後hou

，相xiang機ji可ke以yi在zai基ji於yu光guang子zi的de量liang子zi計ji算suan機ji中zhong測ce量liang光guang，還hai可ke以yi為wei利li用yong近jin紅hong外wai光guang觀guan察cha人ren體ti組zu織zhi的de生sheng物wu醫yi學xue研yan究jiu作zuo貢gong獻xian
，甚shen至zhi，它ta能neng成cheng功gong對dui太tai陽yang係xi之zhi外wai的de微wei弱ruo星xing係xi或huo行xing星xing進jin行xing成cheng像xiang。