論文の概要: Current-Crowding-Free Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.14171v1
• Date: Fri, 19 Jul 2024 09:59:17 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-22 18:04:03.542305
• Title: Current-Crowding-Free Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors
• Title（参考訳）: 超伝導ナノワイヤ単光子検出器
• Authors: Stefan Strohauer, Fabian Wietschorke, Christian Schmid, Stefanie Grotowski, Lucio Zugliani, Björn Jonas, Kai Müller, Jonathan J. Finley,
• Abstract要約: 超伝導ナノワイヤ単光子検出器(SNSPD)は、暗黒物質の検出、量子科学と技術、バイオメディカルイメージングに優れている。 飽和検出効率の開始付近で暗カウントレート7mHzの780nmの波長に対して、内部検出効率94%を達成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.0037949839020768
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Detecting single photons is essential for applications such as dark matter detection, quantum science and technology, and biomedical imaging. Superconducting nanowire single-photon detectors (SNSPDs) excel in this task due to their near-unity detection efficiency, sub-Hz dark count rates, and picosecond timing jitter. However, a local increase of current density (current crowding) in the bends of meander-shaped SNSPDs limits these performance metrics. By locally irradiating the straight segments of SNSPDs with helium ions while leaving the bends unirradiated, we realize current-crowding-free SNSPDs with simultaneously enhanced sensitivity: after irradiation with 800 ions/nm$\unicode{xB2}$, locally irradiated SNSPDs showed a relative saturation plateau width of 37% while fully irradiated SNSPDs reached only 10%. This larger relative plateau width allows operation at lower relative bias currents, thereby reducing the dark count rate while still detecting single photons efficiently. We achieve an internal detection efficiency of 94% for a wavelength of 780 nm with a dark count rate of 7 mHz near the onset of saturating detection efficiency.
• Abstract（参考訳）: 暗黒物質の検出、量子科学と技術、バイオメディカルイメージングなどの応用には、単一光子の検出が不可欠である。 超伝導ナノワイヤ単光子検出器(SNSPD)は、その近ユニティ検出効率、サブHzの暗カウントレート、ピコ秒タイミングジッタにより、このタスクに優れる。 しかし,メランダ形SNSPDの屈曲部における電流密度(現在の集束)の局所的な増加は,これらの性能指標を制限している。 局所照射したSNSPDは比較的飽和板幅が37%,完全照射後のSNSPDは10%であった。 この大きな相対プラトー幅は、低い相対バイアス電流での動作を可能にし、単一の光子を効率よく検出しながら暗カウントレートを低減させる。 飽和検出効率の開始付近で暗カウントレート7mHzの780nmの波長に対して、内部検出効率94%を達成する。

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