論文の概要: Reaching the intrinsic performance limits of superconducting strip photon detectors up to 0.1 mm wide

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.15971v1
• Date: Thu, 22 Jan 2026 13:51:49 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-23 21:37:20.614407
• Title: Reaching the intrinsic performance limits of superconducting strip photon detectors up to 0.1 mm wide
• Title（参考訳）: 超伝導ストリップ光子検出器の本質的性能限界を0.1mmまで拡大する
• Authors: Kristen M. Parzuchowski, Eli Mueller, Bakhrom G. Oripov, Benedikt Hampel, Ravin A. Chowdhury, Sahil R. Patel, Daniel Kuznesof, Emma K. Batson, Ryan Morgenstern, Robert H. Hadfield, Varun B. Verma, Matthew D. Shaw, Jason P. Allmaras, Martin J. Stevens, Alex Gurevich, Adam N. McCaughan,
• Abstract要約: 超伝導ナノワイヤ単光子検出器(SNSPD)は、最も高性能な光子計として登場している。 エッジ制限からバルク制限レジームへの検出器のin situチューニングを初めて示すことで,本質的な性能限界に達することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5689251672386044
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Superconducting nanowire single-photon detectors (SNSPDs) have emerged as the highest performing photon-counting detectors, making them a critical technology in quantum photonics and photon-starved optical sensing. However, the performance of SNSPDs is limited not by the intrinsic properties of the superconducting film, but by edge-induced current crowding. Despite extensive materials optimization and increasingly demanding fabrication strategies aimed at mitigating this edge-limited behavior, the device edges continue to limit the maximum device operating current, thereby degrading key performance metrics. Here, we demonstrate for the first time in situ tuning of a detector from an edge-limited to a bulk-limited regime, allowing the device to reach its intrinsic performance limit. Our approach is based on current-biased superconducting "rails" placed on either side of the detector to suppress current crowding at the edges. We show that activation of the rails reduces the dark count rate by nine orders of magnitude and extends the photon detection plateau at 1550 nm by more than 40%. These results are demonstrated on detectors up to 0.1 mm wide, establishing an entirely new class of ultra-wide strip detectors that we call superconducting strip photon detectors (SSPD). Moreover, the ability to suppress edge current crowding using the rails provides a pathway toward SSPDs with strip widths extending into the mm-scale. Such devices will enable large-area, high efficiency SSPD arrays with infrared sensitivity and open new opportunities in applications ranging from biomedical imaging to deep space optical communication.
• Abstract（参考訳）: 超伝導ナノワイヤ単光子検出器(SNSPD)は最も高性能な光子カウント検出器として登場しており、量子フォトニクスと光子スターベッド光センシングにおいて重要な技術となっている。 しかし, SNSPDの性能は, 超伝導膜固有の特性ではなく, エッジ誘起電流の集束によって制限される。 幅広い材料最適化と、エッジ制限された動作を緩和することを目的とした製造戦略の要求にもかかわらず、デバイスエッジは、最大のデバイス動作電流を制限し続け、主要なパフォーマンス指標を低下させ続けている。 ここでは、エッジ制限からバルク制限レジームへの検出器のin situチューニングを初めて実施し、本質的な性能限界に達することを実証する。 我々のアプローチは、検出器の両側に配置された電流バイアスの超伝導「レール」に基づいており、エッジでの電流の混雑を抑制する。 その結果, レールの活性化により, ダークカウント速度は9桁減少し, 光子検出プラトーは1550nm以上拡大することがわかった。 これらの結果は、最大0.1mmの幅の検出器で実証され、超伝導ストリップ光子検出器(SSPD)と呼ばれる全く新しい種類の超広帯域ストリップ検出器が確立された。 さらに、レールを用いたエッジ電流の集束を抑制する能力は、ストリップ幅がmmスケールに広がるSSPDへの経路を提供する。 このようなデバイスは、赤外線感度を持つ大規模で高効率なSSPDアレイを可能にし、バイオメディカルイメージングから深部宇宙光通信まで、応用の新たな機会を開く。

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