在短篇悬疑小说《三体》中，人类在外星人的帮助下才实现量子通讯，让太空飞船与月球实时通讯。但《三体》中的智子实属作者的科幻想象，真实的量子纠缠并不是拿来传递加密后的信息，而是应用于量子秘钥分发。“量子通讯的核心并非改变通讯或则加密方法本身，而是提供一个愈发安全的密码保密传输方法。”中国科大学北京微系统与信息技术研究所超导实验室研究员尤立星博士告诉《第一财经晚报》记者。
一般而言，信息的加密须要使用一连串数字组成的秘钥确保安全，但在传输过程中若被监听就可能被破译。而量子秘钥具有不可克隆的特质，基于量子热学的测不准原理，假若秘钥在传输过程中遭到监听，收发双方都会晓得，因而舍弃使用不安全的秘钥。
作为新一代保密通讯技术，量子保密通讯基于量子信息传输的理论绝对安全性，成为各国科研的热点领域之一。但是量子保密通讯传输距离、码率与所采用的单光子侦测器的性能密切相关。与近红外波段传统半导体单子侦测器相比，中国科大学超导电子学卓越创新中心研制的超导纳火锅单光子侦测器(SNSPD)，具有侦测效率更高、暗计数率(所谓暗计数是单光子侦测器的噪音衡量指标，指杂近视和宋体幅射被子光子侦测器认作有效光子的机率，这些错判被叫做暗计数)更低的优势。
“传统半导体单光子侦测器侦测效率低、暗计数高，量子通讯距离达到50公里可以用，但100公里就很难了，超导单光子侦测器可以实现200甚至300公里。”上海微系统与信息技术研究所副主任谢晓明博士向《第一财经晚报》表示。作为量子通讯的核心元元件，SNSPD依托的是超导电子学微纳工艺技术。
超导是一种物质在高温下彰显出的非常现象，主要表现为内阻在一定的湿度下完全消失，一般为特定气温下，变为零阻值，导电没有了任何阻力，无内阻、抗磁性，超导技术蕴涵的市场应用潜力巨大。和早已成熟的半导体集成电路相比，超导电子元件的工艺成熟度还不够，高温工作环境对超导应用提出了更为苛刻的要求。北京微系统所已建成了国际领先的高温超导元件工艺平台，可以生产高性能的超导薄膜材料，实现高可靠性的微纳加工工艺和系统集成技术。
2014年，中科院武汉微系统所与法国公司合作，即将推出了由北京微系统所研发的SNSPD元件产品，此外这款只有3毫米见方的芯片售价约为1万日元，相当于一辆家用车辆的价位。这成为我国首次出口超导电子元件，也是为数不多的核心高档元元件出口的实例，突破了美国的技术封锁。
量子通讯之外，SNSPD元件应用于卫星激光测距等诸多领域。卫星激光测距是基于光子飞行时间的激光雷达的一个重要应用。即借助安置在地面观测台站的卫星激光测距系统所发射的激光脉冲，跟踪观测人造月球卫星，以测定观测台站到卫星之间的距离，在天文学、地球化学学、大地检测、地震预报和国防等方面都具有重要意义。
据尤立星介绍，卫星激光检测的精度取决于侦测器的一个称作时间晃动的参数，即稳定度。超导侦测器的时间晃动很小，可以让测距的精度从往年的cm精度提高到mm精度，几千、几万公里甚至更远的卫星和空间碎片都可以进行精准定位。
2015年，中科院北京微系统所和中科院北京天文台合作，在国际上首次借助SNSPD举办532nm波长的卫星激光测距，借助北京天文台佘山台站的60cm口径望远镜，双方合作完成了对距离台站3000公里国际联测激光相对论卫星LARES的测距，精度达8mm。这是继2013年日本NASA借助SNSPD举办波长卫星测距以后再度借助SNSPD举办卫星测距的报导。2016年初，经过进一步优化系统，检测能力获得进一步提高，北京天文台佘山台站已成功观测到近2万公里的德国卫星，精度约2cm。
与深奥诡谲的量子通讯、激光雷达、深空通讯相比，超导技术在医学方面的应用似乎更接地气。因为超导电子元件具备高灵敏度、低噪音等优点量子通讯市场，对于癌症的初期确诊优势显著。诸如在肾脏疾患确诊技术上，心电图是最为广泛使用的一种确诊技术，但因为肾脏磁场讯号非常微弱，心电图技术所能得到的肾脏电活动信息十分有限。诸如肾脏中的环状电压在人体体表不形成电势差，而那些被人体组织传导所湮灭的信息，在原则上都不可能从心电图中获得。为此心电图在肿瘤的前期确诊确切率只有30%到40%。
中科院武汉微系统所研制的多通道心磁图仪将肾脏疾患确诊确切率提高到了90%以上。心磁图仪是通过测量人体肾脏磁场进行成像的一种肾脏疾患确诊设备，系统配置的超导量子干涉元件(SQUID)使检测磁场的灵敏度急剧提高，具有初期确诊能力好、无幅射、完全无创的特性，降低肾脏肿瘤的漏诊率。
“目前可以测量出成人的心磁图谱，未来还将推出多通道胎儿心磁图仪，有望用于20周前的胎儿肾脏先天性疾患确诊，在妊娠阶段可以发觉肿瘤提早防治或干预。”SQUID方向/心磁图仪项目负责人孔祥燕研究员表示。
十多年来，我国已进口了几套心磁系统量子通讯市场，每套价钱都在500万~1000亿元人民币之间，国外出售给我国的设备也负担着为美国研究机构搜集数据的任务，测得的数据被加密，只有原生产厂家能够剖析，对病理数据的搜集也遭到美国的限制，构建临床确诊的标准更是难上加难。
中科院武汉微系统所耗时10年研制的心磁图仪，拥有自主知识产权的相关软件和硬件技术分别在北京市第六人民诊所、徐汇区中心诊所/中国科大学北京临床研究中心、北京309诊所安装，早已步入临床研究，并正在联合漫迪医疗仪器(北京)有限公司推动心磁图仪工程化和产品注册。
不过谢晓明也坦承，目前多通道心磁图仪在市场推广方面仍面临一些困局。首先高技术门槛，致使前期的研制投入时间长、成本高。其次相较于心电图技术，心磁图仪的价钱比较高。更为关键的是，心磁图仪临床灵敏度和特异性的测量须要数据的积累，这就须要更多的诊所和大夫配合进行临床测试，领到高质量的应用数据。
为了推动市场的应用，中科院北京微系统所也在产品研制上做了折中的考虑。往年的心磁图仪须要高性能的磁屏蔽室，单屏蔽室的搭建成本就须要300万到500亿元，市场推广难度可想而知。中科院北京微系统所采用了无屏蔽系统，强化仪器内部降噪能力，成本上涨，市场应用门槛也相应减小。
对于未来的市场化应用谢晓明其实并不担心，“从高端到高档到最后个性化订制，我们希望先取得用户的认可。所有的核心技术都把握在自己手里，我们会有一系列办法增加成本，去做市场化的竞争。”（来源：第一财经晚报）
===========2016年5月11日=========