100%系統探測效率（SDE）是單光子探測器發展的最終目標，在量子基礎理論驗證和量子信息科技中具有應用價值。SNSPD憑借高探測效率、低暗計數、低時間抖動等性能指標，在量子通信、量子計算、深空光通信、生物熒光成像等領域發揮重要作用，推動了量子信息技術和其他前沿科學的發展。對SNSPD來說，實現100%效率的關鍵難點在于，需同時實現接近100%的本征探測效率和吸收效率。由于二者之間的糾纏制衡關系，相比于其他低Tc的超導材料（如WSi），高Tc的NbN材料SNSPD實現高SDE的難度更大。2017年，研究人員通過工藝優化，首次報道了基于小型閉合循環制冷機，2.1 K工作溫度下，NbN-SNSPD系統探測效率（1550 nm工作波長）可超過90%；2019年，研究人員發明了離子注入等手段，首次打破了NbN本征探測效率和吸收效率的制衡關系，再次實現了90%探測效率SNSPD器件，為極限效率探測研究奠定基礎。

  近期，經過系統分析，研究團隊提出了無損介質鏡面加三明治超導納米線的器件架構，再次打破了NbN SNSPD器件的本征探測響應和光學吸收效率的制衡關系，實現了兩者的同時提升。在0.8 K工作溫度，1590 nm波長實現了98%的系統探測效率，在1530-1630 nm波長范圍內的系統效率超過95%。該類型的探測器還顯示出對多種參數的魯棒性，例如，在2.1 K溫度下，同一批次制造的45個探測器，SDE大于80%（90%）的產率達73%（36%），對批量生產及商業化應用具有實際意義。

  相關研究成果以Detecting single infrared photons toward optimal system detection efficiency（《最優效率紅外單光子探測》）為題，在線發表在Optics Express上，博士研究生胡鵬為論文第一作者，副研究員李浩和尤立星為論文的通訊作者。研究工作得到國家重點研發計劃項目“高性能單光子探測技術”、國家自然科學基金、上海市科委量子專項、上海市啟明星、上海市優秀學術帶頭人、中科院青年創新促進會等的支持。