論文の概要: Improve photon number discrimination for a superconducting series
nanowire detector by applying a digital matched filter
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.00660v1
- Date: Thu, 2 Sep 2021 01:01:13 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-16 08:41:50.909171
- Title: Improve photon number discrimination for a superconducting series
nanowire detector by applying a digital matched filter
- Title（参考訳）: ディジタルマッチングフィルタの適用による超伝導系ナノワイヤ検出器の光子数識別の改善
- Authors: Hao Hao, Qing-Yuan Zhao, Ling-Dong Kong, Shi Chen, Hui Wang, Yang-Hui
Huang, Jia-Wei Guo, Wan Chao, Hao Liu, Xue-Cou Tu, La-Bao Zhang, Xiao-Qing
Jia, Jian Chen, Lin Kang, Cong Li, Te Chen, Gui-Xing Cao, and Pei-Heng Wu
- Abstract要約: 超伝導ナノワイヤ単光子検出器(SNSPD)は準PNR容量を得ることができる。
本稿では,SNSPDパルスに対するSNRの最適フィルタであるマッチングフィルタを提案する。
その結果,マッチングフィルタはPNR-SNSPDシリーズの性能向上に有効であることが示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 16.34796728575061
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Photon number resolving (PNR) is an important capacity for detectors working
in quantum and classical applications. Although a conventional superconducting
nanowire single-photon detector (SNSPD) is not a PNR detector, by arranging
nanowires in a series array and multiplexing photons over space, such series
PNR-SNSPD can gain quasi-PNR capacity. However, the accuracy and maximum
resolved photon number are both limited by the signal-to-noise (SNR) ratio of
the output pulses. Here, we introduce a matched filter, which is an optimal
filter in terms of SNR for SNSPD pulses. Experimentally, compared to
conventional readout using a room-temperature amplifier, the normalized spacing
between pulse amplitudes from adjacent photon number detections increased by a
maximum factor of 2.1 after the matched filter. Combining with a cryogenic
amplifier to increase SNR further, such spacing increased by a maximum factor
of 5.3. In contrast to a low pass filter, the matched filter gave better SNRs
while maintaining good timing jitters. Minimum timing jitter of 55 ps was
obtained experimentally. Our results suggest that the matched filter is a
useful tool for improving the performance of the series PNR-SNSPD and the
maximum resolved photon number can be expected to reach 65 or even large.
- Abstract（参考訳）: 光子数分解(PNR)は、量子および古典的な用途で働く検出器にとって重要な容量である。
従来の超伝導ナノワイヤ単光子検出器(SNSPD)はPNR検出器ではないが、連続配列にナノワイヤを配置し、空間上に多重光子を配置することで、準PNR容量を得ることができる。
しかし、精度と最大分解光子数は出力パルスの信号対雑音比(SNR)によって制限される。
本稿では,SNSPDパルスのSNRにおける最適フィルタであるマッチングフィルタを提案する。
実験では, 室温増幅器を用いた従来の読み出しと比較して, 隣り合う光子数検出によるパルス振幅間隔の正規化は, マッチングフィルタ後の最大2.1倍に増加した。
低温増幅器と組み合わせてSNRをさらに増加させ、これらの間隔は最大5.3倍に増加した。
低域通過フィルタとは対照的に、マッチングフィルタは良好なタイミングジッタを維持しながら、より良いSNRを与える。
55psの最小タイミングジッタが実験的に得られた。
以上の結果から,マッチングフィルタはPNR-SNSPDシリーズの性能向上に有効であり,最大分解光子数は65以上に達することが示唆された。
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