論文の概要: High-Performance Photon Number Resolving Detectors for 850-950 nm
wavelengths
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.07265v1
- Date: Sun, 14 Jan 2024 11:51:10 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-17 19:09:57.228855
- Title: High-Performance Photon Number Resolving Detectors for 850-950 nm
wavelengths
- Title（参考訳）: 850-950nm波長の高速光子数分解検出器
- Authors: J. W. N. Los, Mariia Sidorova, B. L. Rodriguez, Patrick Qualm, J.
Chang, S. Steinhauer, V. Zwiller, I. Esmaeil Zadeh
- Abstract要約: 超伝導-ナノワイヤ単光子検出器は、20年間にわたって大きな発展を遂げてきた。
近年の研究では、2から5個の光子を数える原理光子数解法(PNR) SNSPDが実証されている。
本稿では,NbTiNをベースとしたSNSPDのシステム検出効率が94%以上,1光子の11ps以下のタイミングジッタ,2光子の7ps以下のタイミングジッタを実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Since their first demonstration in 2001, superconducting-nanowire
single-photon detectors have witnessed two decades of great developments.
SNSPDs are the detector of choice in most modern quantum optics experiments and
are slowly finding their way into other photon starved fields of optics. Until
now, however, in nearly all experiments SNSPDs were used as binary detectors,
meaning they can only distinguish between 0 and more than 1 photons and photon
number information is lost. Recent research works have demonstrated proof of
principle photon number resolving (PNR) SNSPDs counting 2 to 5 photons. The
photon-number-resolving capability is highly demanded in various quantum-optics
experiments, including HOM interference, photonic quantum computing, quantum
communication, and non Gaussian quantum state preparation. In particular, PNR
detectors at the wavelength range of 850 to 950 nm are of great interest due to
the availability of high quality semiconductor quantum dots and
high-performance Cesium-based quantum memories. In this paper, we demonstrate
NbTiN based SNSPDs with over 94 percent system detection efficiency, sub 11 ps
timing jitter for one photon, and sub 7 ps for two photon. More importantly,
our detectors resolve up to 7 photons using conventional cryogenic electric
readout circuitry. Through theoretical analysis, we show that the current PNR
performance of our detectors can still be further improved by improving the
signal to noise ratio and bandwidth of our readout circuitry. Our results are
promising for the future of optical quantum computing and quantum
communication.
- Abstract（参考訳）: 2001年の最初のデモンストレーション以来、超伝導-ナノワイヤ単光子検出器は20年間にわたって大きな発展を遂げてきた。
SNSPDは現代のほとんどの量子光学実験において選択の検知器であり、徐々に他の光子飢えの光学分野への道を見つけつつある。
しかし、ほとんど全ての実験で、snspdは2進検出器として使われており、0光子と1光子以上しか区別できず、光子番号情報は失われる。
近年の研究では、2から5個の光子を数える原理光子数解法(PNR) SNSPDが実証されている。
光子数分解能力は、HOM干渉、フォトニック量子コンピューティング、量子通信、非ガウス量子状態準備など、様々な量子光学実験で要求されている。
特に、850nmから950nmの波長域のpnr検出器は、高品質の半導体量子ドットと高性能セシウムベースの量子メモリが利用可能であるため、非常に興味深い。
本稿では,NbTiNをベースとしたSNSPDのシステム検出効率が94%以上,1光子の11ps以下のタイミングジッタ,2光子の7ps以下のタイミングジッタを実証する。
さらに重要なのは、従来の極低温電気読み出し回路で最大7光子を検出できることです。
理論的解析により,検出器の現在のPNR性能は,読み出し回路の信号と雑音比,帯域幅を改善することでさらに向上できることを示す。
私たちの結果は、光量子コンピューティングと量子通信の将来に有望です。
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