应用探索研究（Frontier Applications of Superconducting Devices）
单光子探测应用（SNSPD Applications）
生物磁成像（Bio-magnetic Imaging）
极低场磁共振成像（Ultralow Field Magnetic Resonance Imaging）
地球物理勘探（Geophysical Prospecting）
超导前沿应用
超导电子学应用研究是主要是利用超导传感器、探测器及超导电路开展各种前沿应用探索。其核心是利用超导电子学器件及电路的极限灵敏度、低噪声、高速度、高带宽等性能优势实现传统半导体其它器件与电路无法实现的性能。相关技术研究除了超导传感器和探测器以外，还包括低温、电子学及系统集成等等。
中国科学院超导电子学卓越创新中心（以下简称超导卓越中心）主要目前主要开展两类超导电子学应用。一类是基于超导单光子探测器（SNSPD: Superconducting Nanowire Single-Photon Detector）的应用，另外一类是基于超导量子干涉器件（SQUID: Superconducting Quantum Interference Device）的应用。
l、SNSPD前沿应用探索
超导卓越中心的SNSPD器件和集成系统性能已达到国际先进水平，通过和中科大等单位合作，已经将SNSPD技术成功应用于量子通信、量子指纹、量子隐形传态、卫星测距及量子光源表征等领域，创造相关领域应用的多项世界纪录，包括404公里光纤量子密钥分发等，成果曾获两院院士评选2014年中国十大科技进展。上海微系统所和SNSPD研究团队已共同投资成立上海赋同科技有限公司，推进SNSPD技术的产业化。
目前超导卓越中心SNSPD团队正在围绕量子信息、空间激光通信、激光测距和雷达等领域的应用需求，继续深入开展前沿应用探索。从应用需求出发，和SNSPD器件研发团队合作，共同推动SNSPD技术发展。
使用SNSPD的测量器件无关量子密钥分发系统
2、SQUID前沿应用探索
物探及航磁应用：SQUID可直接或间接测量重力场、磁场、电磁波场等物理场，具有量子极限探测能力，可将现有地球物理场观测能力提升2-3个数量级。超导卓越中心自主研制的航空超导全张量磁梯度测量系统接近国际领先水平；超导瞬变电磁探测（TEM）系统具备大深度地下资源勘探能力，在多地开展了试验验证，反演深度突破1000米。未来将持续推动全张量航磁和TEM系统完善和集成应用，逐步形成完善的超导极限探测应用技术体系。
全张量航磁和TEM系统应用
生物磁应用：SQUID具有极高的磁场灵敏度，可用于测量极其微弱的生物磁场信号（如心磁、胎儿心磁、脑磁等），用于心脑等重大疾病的早期诊断。超导卓越中心自主研制国内首台四通道低温超导心磁图仪、36通道免扫描成像心磁图仪，国内首次实现胎儿心磁和脑磁信号探测演示。目前成人心磁图仪已经在上海和北京多家医院安装，合作开展临床研究。同时，四通道无屏蔽心磁图仪和漫迪医疗仪器（上海）有限公司合作，通过了医疗器械注册检测，临床试验在两家医院并行开展，即将完成临床注册。
多通道低温超导心磁图仪
极低场磁共振成像（Ultra-low Field Magnetic Resonance Imaging，ULF MRI）ULF MRI研究是目前SQUID应用热门方向之一。超导卓越中心搭建有国际上首套可工作于城市无屏蔽环境的ULF MRI系统和可用于生物组织成像的低成本ULF MRI系统。该小组与美国加州大学伯克利分校John Clarke教授小组等建立了长期、密切的合作关系。目前在新型ULF MRI成像造影剂、新型超极化方式、前沿医学应用探索等方面开展深入研究。
ULF MRI系统及青椒样品三维成像