論文の概要: Detecting single infrared photons toward optimal system detection
efficiency
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2009.14690v1
- Date: Wed, 30 Sep 2020 14:08:19 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-30 14:19:14.194504
- Title: Detecting single infrared photons toward optimal system detection
efficiency
- Title（参考訳）: 最適システム検出効率に向けた単一赤外光子検出
- Authors: Peng Hu, Hao Li, Lixing You, Heqing Wang, You Xiao, Jia Huang, Xiaoyan
Yang, Weijun Zhang, Zhen Wang, and Xiaoming Xie
- Abstract要約: 超伝導ナノワイヤ単光子検出器(SNSPD)は、ほぼ均一なシステム効率を持つ。
そこで我々は、単一層ナノワイヤを誘電体ミラー上にツイン層ナノワイヤに置き換えることで、NbN SNSPDを記録システム効率で製造する。
0.8Kでの検出器は、最大系検出効率(SDE)が98%の1590nmで、システム効率は1530-1630nmの波長範囲で95%以上である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.993435351871511
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Superconducting nanowire single-photon detector (SNSPD) with near-unity
system efficiency is a key enabling, but still elusive technology for numerous
quantum fundamental theory verifications and quantum information applications.
The key challenge is to have both a near-unity photon-response probability and
absorption efficiency simultaneously for the meandered nanowire with a finite
filling ratio, which is more crucial for NbN than other superconducting
materials (e.g., WSi) with lower transition temperatures. Here, we overcome the
above challenge and produce NbN SNSPDs with a record system efficiency by
replacing a single-layer nanowire with twin-layer nanowires on a dielectric
mirror. The detector at 0.8 K shows a maximal system detection efficiency (SDE)
of 98% at 1590 nm and a system efficiency of over 95% in the wavelength range
of 1530-1630 nm. Moreover, the detector at 2.1K demonstrates a maximal SDE of
95% at 1550 nm using a compacted two-stage cryocooler. This type of detector
also shows the robustness against various parameters, such as the geometrical
size of the nanowire, and the spectral bandwidth, enabling a high yield of 73%
(36%) with an SDE of >80% (90%) at 2.1K for 45 detectors fabricated in the same
run. These SNSPDs made of twin-layer nanowires are of important practical
significance for batch production.
- Abstract（参考訳）: 超伝導ナノワイヤ単光子検出器(SNSPD)とほぼ均一なシステム効率は、多くの量子基礎理論検証と量子情報応用のための重要な技術である。
鍵となる課題は、遷移温度の低い他の超伝導材料(例えばWSi)よりもNbNにとって重要な、有限充填比の蛇行ナノワイヤに対して、ほぼ均一な光子応答確率と吸収効率の両方を同時に持つことである。
この課題を克服し、単層ナノワイヤを誘電体ミラー上の双層ナノワイヤに置き換えることで、nbn snspdを記録システム効率で製造する。
0.8Kでの検出器は、最大系検出効率(SDE)が98%の1590nmで、1530-1630nmの波長範囲で95%以上のシステム効率を示す。
さらに2.1Kでの検出器は、圧縮された2段式冷凍機を用いて、95%の1550nmの最大SDEを示す。
このタイプの検出器はまた、ナノワイヤの幾何学的大きさやスペクトル帯域といった様々なパラメータに対する堅牢性を示し、同じ動作で製造された45個の検出器に対してsdeが2.1kで80% (90%) 以上で73% (36%)高い収率を実現している。
2層ナノワイヤからなるこれらのSNSPDは、バッチ生産において重要な実用的重要性を持つ。
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