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超导纳米线单光子探测器(Superconducting Nanowire Single-Photon Detector,SNSPD)作为一种新型的单光子探测器，相比于传统半导体或超导单光子探测器，其具有高探测效率(＞90％)、低暗计数率(＜0.1Hz)、低时间抖动(＜18ps)、高计数率(＞500MHz)和宽谱响应（0.5μm～5μm）等优势。这使其可以应用于在诸多领域，如量子通信、量子光源表征、飞行时间激光测距成像等。 本文以高性能SNSPD为基础，开展SNSPD技术在激光雷达和量子信息领域的应用。通过理论与实验验证SNSPD系统在激光测距成像，量子随机数发生器的优势。本文主要研究内容和创新点包括: 1、实现基于SNSPD飞行时间测距成像系统。利用极低时间抖动(18ps)的SNSPD器件，实现110m测距精度优于2.5mm，达到目前飞行时间测距报道的最好结果。运用二维扫描平台，实现了基于SNSPD飞行时间深度成像演示实验。通过记录反射光信号强度，对目标物体的反射率进行标定，将所得深度信息与强度信息结合，更好地还原出目标物体形貌。在模拟远距离成像系统中，由于SNSPD系统低时间抖动、低暗计数率，我们优化了深度距离算法，大幅减小错点概率，成功实现基于SNSPD少光子成像系统，并实验验证了该系统在日光背景下工作的稳定性。此外，针对传统长距离激光测距中存在距离模糊现象，搭建了基于SNSPD啁啾幅度调制测距系统。基于SNSPD高计数率、低时间抖动等特性，测距实验获得最优信噪比达到42 dB，测量精度为3 mm。 2、成功搭建基于SNSPD系统的真随机数发生器。我们基于高频光子响应统计分析方法，提出了SNSPD计数率的定量评判方法，研究了影响SNSPD最大计数率的原因，选择高速度的SNSPD器件，提升随机数发生器高随机数产生率。搭建基于SNSPD随机数发生器，在时钟信号10 MHz时，随机数产生速率为3.75Mbit/s。由于SNSPD系统易多通道集成，从而可模拟多光子可分辨探测器，我们提出基于多通道SNSPD的量子随机数产生方法，使随机数产生效率由原来的25％提高到25％×n，n为系统通道数。实验上，实现了三通道SNSPD系统随机数发生器，随机数产生速率达到了7.5 Mbit/s，随机数发生效率达到75％。 综上所述，基于SNSPD系统的测距、成像和量子真随机数发生器的实验演示，充分验证了SNSPD性能的优越性。未来通过器件性能提升和系统优化，有望进一步开拓SNSPD在不同领域的应用潜力。