将厚度为几个纳米的超导薄膜，刻蚀成宽度及间隔均为数十纳米的曲折线，并给曲折纳米线偏置电流，使其处于临近超导转变温度之下，当一个光子被纳米线吸收，纳米线的局部区域由超导态转变为电阻态，在纳米线两端就可以得到一个电压脉冲信号，从而实现对单个光子的检测。2000年，G.N.戈尔茨曼（G.N.Gol'tsman）等人在前人的理论基础上首次研制出了只有单根氮化铌（NbN）纳米线的超导纳米线单光子探测器（SNSPD）雏形器件，验证了在可见光到红外波段可以实现单光子探测。随着超导超薄薄膜和微加工技术的发展，SNSPD性能迅速提高，在可见光到中长红外波段，器件探测效率从百分之几提高到95%以上，暗计数小于1赫兹，时间抖动十几纳秒，饱和计数率接近1千兆赫兹，在量子密钥分发、空间对地高速通信、远距离激光测距和空间感知等应用研究中，展现了广阔的应用前景，成为推动量子信息科学和技术发展的关键技术。