論文の概要: Infrared photon-number-resolving imager using a Skipper-CCD

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.10891v1
• Date: Thu, 26 Jan 2023 01:22:41 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-27 14:37:49.193448
• Title: Infrared photon-number-resolving imager using a Skipper-CCD
• Title（参考訳）: スキッパーCCDを用いた赤外光子数解像装置
• Authors: Q. Pears Stefano, A. G. Magnoni, J. Estrada, C. Iemmi, D. Rodrigues, J. Tiffenberg
• Abstract要約: 天文学的な検出において、居住可能な太陽系外惑星の探索は、生体信号を探している大気圏のイメージングを要求する。 ここでは、赤外波長範囲の撮像装置を用いて、読み出しノイズを任意に低減する。 この装置では、同一フレーム内の幅広い強度で物体を撮像し、読み出しノイズを0.2e$-$以下にすることで、1ピクセルあたり2光子未満の形状でも識別し、以前はノイズの中に隠されていたものを明らかにすることができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Imaging in a broad light-intensity regime with a high signal-to-noise ratio is a key capability in fields as diverse as Quantum Metrology and Astronomy. Achieving high signal-to-noise ratios in quantum imaging leads to surpassing the classical limit in parameter estimation. In astronomical detection, the search for habitable exoplanets demands imaging in the infrared its atmospheres looking for biosignatures. These optical applications are hampered by detection noise, which critically limits their potential, and thus demands photon-number and spatial resolution detectors. Here we report an imaging device in the infrared wavelength range able to arbitrarily reduce the readout noise. We built a Measured Exposure Skipper-CCD Sensor Instrument equipped with a thick back-illuminated sensor, with photon-number-resolving capability in a wide dynamic range, spatial resolution, high quantum efficiency in the near-infrared and ultra-low dark counts. This device allows us to image objects in a broad range of intensities within the same frame and, by reducing the readout noise to less than 0.2e$^-$, to distinguish even those shapes with less than two photons per pixel, unveiling what was previously hidden in the noise. These results pave the way for building high-standard infrared imagers based on Skipper-CCDs.
• Abstract（参考訳）: 高信号-雑音比の広い光強度系におけるイメージングは、量子メトロロジーや天文学のような様々な分野において重要な能力である。 量子画像における高信号対雑音比の達成は、パラメータ推定における古典的な限界を超える。 天文学的な検出において、居住可能な太陽系外惑星の探索は、その大気が生体信号を求める赤外線のイメージングを必要とする。 これらの光学応用は検出ノイズによって妨げられ、そのポテンシャルを著しく制限し、光子数および空間分解能検出器を必要とする。 本稿では,可読ノイズを任意に低減できる赤外波長域の撮像装置について報告する。 我々は,広ダイナミックレンジの光子数解決能力,空間分解能,近赤外および超低暗数での量子効率を備えた,厚いバックイルミネートセンサを備えた露光スキップccdセンサ機器を開発した。 本装置は,同一フレーム内の幅広い強度の物体を撮像し,読み出しノイズを0.2e$^-$以下にすることで,1ピクセルあたり2光子未満の形状でも識別し,これまでノイズに隠されていたものを明らかにする。 これらの結果は、skipper-ccdに基づく高規格赤外線画像作成の道を開いた。

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