論文の概要: A superconducting-nanowire single-photon camera with 400,000 pixels
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.09473v1
- Date: Thu, 15 Jun 2023 19:55:43 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-19 15:57:19.855222
- Title: A superconducting-nanowire single-photon camera with 400,000 pixels
- Title（参考訳）: 40万画素の超伝導ナノワイヤ単光子カメラ
- Authors: Bakhrom G. Oripov, Dana S. Rampini, Jason Allmaras, Matthew D. Shaw,
Sae Woo Nam, Boris Korzh, Adam N. McCaughan
- Abstract要約: 我々は40万画素のSNSPDカメラの実装とその特性について報告する。
これは、以前の最先端カメラよりも400倍も改善されている。
アーキテクチャは現在のデモ以上の拡張性があります。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: For the last 50 years, superconducting detectors have offered exceptional
sensitivity and speed for detecting faint electromagnetic signals in a wide
range of applications. These detectors operate at very low temperatures and
generate a minimum of excess noise, making them ideal for testing the non-local
nature of reality, investigating dark matter, mapping the early universe, and
performing quantum computation and communication. Despite their appealing
properties, however, there are currently no large-scale superconducting cameras
- even the largest demonstrations have never exceeded 20 thousand pixels. This
is especially true for one of the most promising detector technologies, the
superconducting nanowire single-photon detector (SNSPD). These detectors have
been demonstrated with system detection efficiencies of 98.0%, sub-3-ps timing
jitter, sensitivity from the ultraviolet (250nm) to the mid-infrared (10um),
and dark count rates below 6.2e-6 counts per second (cps), but despite more
than two decades of development they have never achieved an array size larger
than a kilopixel. Here, we report on the implementation and characterization of
a 400,000 pixel SNSPD camera, a factor of 400 improvement over the previous
state-of-the-art. The array spanned an area 4x2.5 mm with a 5x5um resolution,
reached unity quantum efficiency at wavelengths of 370 nm and 635 nm, counted
at a rate of 1.1e5 cps, and had a dark count rate of 1e-4 cps per detector
(corresponding to 0.13 cps over the whole array). The imaging area contains no
ancillary circuitry and the architecture is scalable well beyond the current
demonstration, paving the way for large-format superconducting cameras with
100% fill factors and near-unity detection efficiencies across a vast range of
the electromagnetic spectrum.
- Abstract（参考訳）: 過去50年間、超伝導検出器は、広範囲の応用においてかすかな電磁信号を検出するための異常な感度と速度を提供してきた。
これらの検出器は非常に低温で動作し、余分なノイズを発生させ、現実の非局所的な性質のテスト、暗黒物質の調査、初期宇宙のマッピング、量子計算と通信に最適である。
しかし、その魅力的な特性にもかかわらず、現在大規模な超伝導カメラは存在せず、最大のデモンストレーションでさえ2万ピクセルを超えていない。
これは最も有望な検出器技術の一つである超伝導ナノワイヤ単光子検出器(SNSPD)に特に当てはまる。
これらの検出器は、98.0%、サブ3-psのタイミングジッタ、紫外線(250nm)から中赤外(10um)への感度、暗黒のカウントレートが毎秒6.2e-6(cps)以下であることが実証されているが、20年以上の開発を経て1キロピクセル以上のアレイサイズを達成したことはない。
本稿では,従来より400倍向上した40万画素snspdカメラの実装と特性について報告する。
アレイは5x5umの解像度で4x2.5mmの範囲に広がり、波長370nmと635nmの単一量子効率に達し、1.1e5 cpsの速度でカウントされ、1検出器あたりの暗カウントレートは1e-4 cps(配列全体の0.13 cpsに相当する)であった。
撮像領域には補助回路がなく、アーキテクチャは現在のデモ以上の拡張性があり、100%の充満係数と、広範囲の電磁スペクトルにおけるほぼ均一検出効率を持つ大型超伝導カメラへの道を開く。
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