論文の概要: Improved Cryogenic Photodiode Optical Biasing for Low-Noise and Low-Jitter Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.07140v1
• Date: Fri, 05 Jun 2026 10:51:09 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-08 14:33:29.698594
• Title: Improved Cryogenic Photodiode Optical Biasing for Low-Noise and Low-Jitter Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors
• Title（参考訳）: 極低温フォトダイオード光バイアスによるナノワイヤ単光線検出器の低雑音化
• Authors: Jia-Hao Hu, Wei-Jun Zhang, Wen-Shuo Yu, Yu-Ze Wang, Dong-Wei Chu, Ya-Tao Peng, Hui-Qin Yu, Pu-Sheng Yuan, Ling Wu, Li-Xing You,
• Abstract要約: 超伝導ナノワイヤ単光子検出器(SNSPD)のための光学偏光方式を実験的に実証した。 1e-4 cpsの超低内在性暗カウント率を示したSNSPDを施行した。 これらの結果から、低温PDに基づく光バイアスは、従来の電気バイアスの代替として、可能で、低ノイズで、低ジッタであることが示された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.293761897670358
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We experimentally demonstrate an improved optical biasing scheme for superconducting nanowire single-photon detectors (SNSPDs), which employs a cryogenic InGaAs-InP photodiode (PD) as a local bias source. It is found that, under illumination from a stable external light source, this PD generates a stable photocurrent in a cryogenic environment (~2.3 K), with fluctuations in the photocurrent primarily attributed to fluctuations in the incident optical power. Furthermore, by screening and effectively blocking stray photons leaking from the PD, which give rise to background dark counts, we have achieved an SNSPD exhibiting an ultra-low intrinsic dark count rate of 1e-4 cps. Utilizing this improved optical biasing technique, our SNSPD achieved performance comparable to that obtained under conventional electrical biasing: a system detection efficiency of 80.7%, a background dark count rate of 32.6 cps, and a minimum timing jitter of 57.5 ps. These results indicate that cryogenic-PD-based optical biasing serves as a viable, low-noise, and low-jitter alternative to traditional electrical biasing. Moreover, this work offers useful design guidance for the future development of PD-based low-noise bias sources and for the construction of all-photonic SNSPD systems tailored for high-precision quantum photonics applications.
• Abstract（参考訳）: 低温InGaAs-InPフォトダイオード(PD)を局所バイアス源とする超伝導ナノワイヤ単光子検出器(SNSPD)の光バイアス法を実験的に実証した。 安定な外部光源からの照明下では、PDは低温環境(~2.3K)で安定した光電流を発生し、光電流の変動は主に入射光電力の変動に起因する。 さらに,背景暗黒数の増加を招いたPDからの迷路光子をスクリーニングし,効果的に遮断することにより,超低内在暗黒数率1e-4 cpsのSNSPDを達成できた。 この改良された光偏光技術を利用して,従来の電気偏光法に匹敵する性能を得た。システム検出効率80.7%,バックグラウンド暗黒カウントレート32.6 cps,最小タイミングジッタ57.5 psである。 これらの結果から、低温PDに基づく光バイアスは、従来の電気バイアスの代替として、可能で、低ノイズで、低ジッタであることが示された。 さらに、この研究は、PDベースの低ノイズバイアス源の開発や、高精度量子フォトニクス用途に適した全フォトニックSNSPDシステムの構築に有用な設計指針を提供する。

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