超伝導ナノストリップ単一光子検出器（SNSPD）は、紫外から中赤外の広い波長範囲に感度を持ち、高検出効率、低雑音、高計数率、低ジッタを兼ね備えた光子検出器として、量子情報通信分野ですでに広く利用されている。NICTでは、水冷不要、100V電源で駆動可能な0.1 W GM冷凍機に複数のSNSPDを実装したマルチチャンネルSNSPDシステムを開発し、通信波長帯（1550nm）において検出効率90%の検出効率を実現している。さらなる高速・大面積化、光子数識別、単一光子イメージングの実現を目指して、単一磁束量子（SFQ）回路を用いた極低温信号処理も導入しつつ、多ピクセル化に取り組んでいる。

NbTiN薄膜は15 Kの臨界温度を持ち、Nbの750 GHzを超える1.2 THzのギャップ周波数を有している。 NICTで作製した高品質NbTiN薄膜は、国立天文台が開発したALMA望遠鏡 Band 10受信機（750 GHz以上の周波数帯域）の同調回路に採用されている。また、1 THz以上のテラヘルツ帯の検出が可能なホットエレクトロンボロメータ（HEB）の開発にも取り組んでおり、電極下部に磁性層を導入する等の新規構造の採用によりIFバンド幅の拡大、低雑音化に成功している。

SNSPDの多ピクセル化の実現には、個々のピクセルから信号を取り出すためのケーブル数の削減が必須であり、NICTでは極低温環境で動作するSFQ後段信号処理回路の開発に取り組んでいる。これまでに、SFQ信号処理回路を用いて16ピクセルSNSPDの高速動作や64ピクセルSNSPDアレイによる単一光子イメージングの実証に成功している。また、超伝導量子ビット制御を目的として50 mKの極低温で動作する低臨界電流接合を用いたSFQ回路作製プロセスの開発にも取り組んでいる。

NICTではSi基板上にTiN薄膜を配向成長させる薄膜形成技術を有しており、超伝導量子ビットの低損失な電極材料としてQ-LEAPフラグシッププロジェクトで開発を進める超伝導量子コンピュータにも採用されている。また、このTiN薄膜をバッファ層としてNbN/AlN/NbNエピタキシャル接合をSi基板上に作製することが可能で、この接合技術を用いた全窒化物超伝導量子ビットで20μsを超えるコヒーレンス時間の観測に成功している。アルミ接合に替わる新たな材料プラットフォームとしてさらなるコヒーレンス時間の改善を目指した研究開発に取り組んでいる。