中国科学院上海微系统所超导电子实验室的研究方向，一句话概括：
做两件事——极弱光探测和极弱磁探测。
本次地月激光通信中用到的超导单光子探测器，属于前者；你提到的SQUID，属于后者。
这个实验室的特别之处在于，它在两个方向上都不是只做原理验证，而是把技术从头到尾做穿了——从芯片材料、器件工艺，一直做到工程落地和产业化。
超导单光子探测器（SNSPD）是光量子信息领域的核心器件，该实验室是国内最早系统开展这一方向研究的机构之一。它的核心突破在于解决了一个长期困扰行业的物理矛盾：纳米线做厚了，吸收效率高但响应效率低；做薄了，响应灵敏但光子还没吸收就穿透了。
2020年，实验室提出了一种“超导/绝缘层/超导”三明治结构，上下两层NbN超导薄膜共同吸收光子，中间仅3纳米二氧化硅作为绝缘层，把吸收效率和响应效率解耦——不再需要二选一。
科研人员操作显微镜加工超导探测器件
基于这一结构，1550nm通信波段的系统探测效率达到了99%，美国《Superconductor Week》曾以“SIMIT制备出最高效率探测器”为题进行专题报道。
做完单像元的高效率，下一个问题是：怎么从“看到光子”升级到“知道来了几个光子、在哪个位置”？
实验室在探测器敏感区设计了32个可独立响应但共用读出通道的纳米线单元，实现了对32个光子数的事件分辨，这是目前单通道超导纳米线PNR方案中公开报道的最高值，时间抖动低至40皮秒，3dB压缩点计数速率达到41MHz。
作为对比，传统超导转变边沿传感器（TES）虽然能做到高水平的多光子保真度，但时间抖动一般是纳秒量级，最大计数速率一般小于1MHz，在需要高速采样的场景中应用受限。
在阵列化上，团队攻克了低温多通道互联和信号串扰问题，研制出目前国际上规模最大的100通道SNSPD系统，并完成了4×4、8×8、32×32（1024像素）阵列的研制。
多通道超导探测精密器件实物特写
其中，32×32阵列采用热耦合行列复用三维双层架构，仅用64路读出就实现了1024个空间像元寻址，像素良率94%，1550nm最高本征探测效率77%。
你可能想问：这些指标听起来很厉害，但到底有没有用在实际工程里？答案是：有，而且不止一个。
地月双向激光通信系统原理示意
该实验室的SNSPD技术已经支撑了“九章”光量子计算、千公里光纤量子密钥分发等国家级重大工程，孵化的企业赋同量子累计出货300多套，国内商用市场占有率达到80%以上，关键性能指标优于国际同类商用产品。
2026年完成的地月激光通信专用高速超导单光子阵列探测器，则是首次把这项技术推到了深空工程应用的前线——地月相距40万公里，激光信号衰减超过1000亿倍，到达接收端时只有几个光子级别，探测器要在月光、大气杂散光等强噪声背景中精准捕捉这些信号，支撑下行100Mbps的通信速率，让一张8K月面高清图像的传输时间从传统微波链路的4到5分钟压缩到12秒。
SQUID（超导量子干涉器件）是另一个方向的核心。它是目前已知最灵敏的磁传感器之一，其原理决定了它能在强背景磁场中捕捉到极其微弱的磁异常信号。该实验室是国内率先完整建立覆盖低温超导量子磁探测芯片、工艺及系统全栈核心技术体系的机构。
这个技术栈的源头可以追溯到2009年。当时，荣亮亮博士加入上海微系统所，在谢晓明研究员指导下带领团队研制基于低温超导磁传感器芯片。与传统线圈传感器相比，超导传感器噪声低了三个数量级，灵敏度提高了几百到上千倍。
2011年，团队完成首次野外测试——虽然设备“抬出去就罢工了”，但这次挫折反而推动了后续的持续迭代。如今，该设备的技术成熟度从当年的2到3级提升到了7到8级（最高9级），非洲工人经过快速培训就能“一看就懂、一键操作”。
这套技术的实际应用场景已经远超实验室的想象。
在矿产勘探领域，团队孵化的新联超导完成了非洲南部矿区深达地下3000米的探测任务，在塔吉克斯坦海拔5200多米处开展过勘测，在菲律宾完成了无人机航空磁测，其低温超导探测技术不仅是国内“独一份”，在全球也处于行业头部。
在考古领域，团队在河南和陕西对东周、北魏及秦公一号墓群进行了墓室和墓道探测；在水利领域，在湖北堤坝上探测到了传统技术极难发现的白蚁洞穴。
这个实验室的基本盘是：归属中国科学院上海微系统与信息技术研究所，方向覆盖超导传感器/探测器、超导集成电路、超导量子比特等。相关研究团队最早于2009年已开展超导技术攻关。
在同行中的位置，可以用几个具体事实来定位：在超导单光子探测方向，它是国内最早系统开展SNSPD研究的机构之一，也是率先实现规模产业化的主体；在SQUID磁探测方向，它建立了国内完整的低温超导量子磁探测全栈技术体系，衍生技术团队掌握的低温超导探测技术在国内独有。
团队还全球率先突破了双光子空间符合探测器技术，项目负责人孔令东成为第17届欧洲应用超导会议CONECTUS早期职业生涯奖的中国首位获奖者，其“10光子分辨的超导单光子探测器”入选2024中国光学十大进展。
研究人员在国际学术会议上领取奖项
实验室自身公开提及的未来攻关方向是器件轻量化和高集成度，这属于自我迭代目标而非外部评价的短板。
