論文の概要: Number-State Reconstruction with a Single Single-Photon Avalanche Detector
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.13603v3
- Date: Fri, 12 Apr 2024 15:00:28 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-15 19:56:17.162944
- Title: Number-State Reconstruction with a Single Single-Photon Avalanche Detector
- Title（参考訳）: 単光雪崩検出器を用いた数状態再構成
- Authors: Patrick Banner, Deniz Kurdak, Yaxin Li, Alan Migdall, J. V. Porto, S. L. Rolston,
- Abstract要約: 単光子雪崩検出器(SPAD)は多くの分野や用途において重要な光センサーである。
1つのSPADのみを用いて光子数状態再構成を行う手法を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5833270109954136
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Single-photon avalanche detectors (SPADs) are crucial sensors of light for many fields and applications. However, they are not able to resolve photon number, so typically more complex and more expensive experimental setups or devices must be used to measure the number of photons in a pulse. Here, we present a methodology for performing photon number-state reconstruction with only one SPAD. The methodology, which is cost-effective and easy to implement, uses maximum-likelihood techniques with a detector model whose parameters are measurable. We achieve excellent agreement between known input pulses and their reconstructions for coherent states with up to $\approx$ 10 photons and peak input photon rates up to several Mcounts/s. When detector imperfections are small, we maintain good agreement for coherent pulses with peak input photon rates of over 40 Mcounts/s, greater than one photon per detector dead time. For anti-bunched light, the reconstructed and independently measured pulse-averaged values of $g^{(2)}(0)$ are also consistent with one another. Our algorithm is applicable to light pulses whose pulse width and correlation time scales are both at least a few detector dead times. These results, achieved with single commercially available SPADs, provide an inexpensive number-state reconstruction method and expand the capabilities of single-photon detectors.
- Abstract（参考訳）: 単光子雪崩検出器(SPAD)は多くの分野や用途において重要な光センサーである。
しかし、彼らは光子番号を解くことができないので、パルス中の光子数を測定するために、より複雑で高価な実験装置や装置を使わなければならない。
本稿では1つのSPADのみを用いて光子数状態再構成を行う手法を提案する。
この手法は費用対効果が高く実装が容易であり、パラメーターが測定可能な検出器モデルを用いた最大形技術を用いている。
既知入力パルスとコヒーレント状態の再構成との間には,最大$\approx$10光子とピーク入力光子レートを最大数Mcounts/sとする優れた整合性を実現する。
検出器不完全性が小さい場合、検出器のデッドタイムあたり1光子以上である40Mcounts/s以上のピーク入力光子レートのコヒーレントパルスに対して良好な一致を維持する。
反有界光の場合、$g^{(2)}(0)$の再構成および独立に測定されたパルス平均値も互いに一致している。
我々のアルゴリズムは、パルス幅と相関時間スケールが少なくとも数個の検出器デッドタイムである光パルスに適用できる。
これらの結果は、単一の商用SPADで実現され、安価な数状態再構成法を提供し、単光子検出器の能力を拡大する。
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