多像素光子计数器（MPPC）作为一种硅基雪崩光电二极管（Si APD）的继承与发展，由多个Si APD集成，既具备了Si APD的高效率、光谱响应范围宽的优势，同时又具备了出色的光子数分辨能力和更宽的动态范围。利用这两种优势，MPPC被广泛应用于量子态探测，量子随机数产生，遥感与测距以及生物医学等诸多领域。此前，武愕研究员团队已经成功利用量子探测器层析（QDT）技术对MPPC进行了标定，该技术完整的表征了MPPC，证明了MPPC属于量子探测器，并利用MPPC实现了对单个金刚石氮空穴（NV）色心进行测量，实验结果论证了MPPC能够探测单个金刚石NV色心荧光的非经典量子态，这极大的推动了MPPC在金刚石NV色心领域的应用。之后，武愕研究员课题组利用QDT对MPPC在650 nm连续光模式下进行了标定，重构了概率分布。利用QDT重构的概率分布，进一步模拟了MPPC在NV色心系综中，理论模拟比较了MPPC和传统单光子探测器Si APD在测量NV色心光探测磁共振（ODMR）荧光对比度随NV色心数量增加时的变化情况。

 图1a展示了利用QDT对MPPC和Si APD进行量子标定后得到的重构概率分布，利用重构的概率分布，该团队模拟了两种探测器在NV色心系综中的表现，结果如图1b所示。在假设系综中的NV色心取向一致的前提下，随着NV色心的数量从10个开始逐渐增加，因为其宽动态范围的优势，MPPC测量得到的ODMR荧光对比度一直维持在20%附近，而传统的Si APD随着NV色心数量的增加，测量到的荧光对比度迅速下降，当色心数量达到300个时，Si APD测量得到的荧光对比度仅有3.95%，很显然，这是由于Si APD的迅速饱和导致的。通过结果有理由相信，MPPC的宽动态范围使其非常适用于诸如NV色心系综测磁学这类有较大光子通量的实验中。

MPPC作为一种高集成化、对磁场不敏感的光子数可分辨探测器，非常适用于包括NV色心系综磁场测量在内的诸多不同领域中，近些年引起了广泛关注。该工作发表于IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics 26, 3800307 (2020)。

图1. a：MPPC和Si APD的概率分布，离散点代表MPPC和Si APD测量到的概率分布，实线对应于QDT重构得到的概率分布。b：理论的ODMR光谱荧光对比度随NV色心数量变化的变化趋势，MPPC和Si APD测量得到的对比度由重构的概率分布模拟得到。