論文の概要: Value of spatially multiplexed SNSPDs with photon-number-resolving capabilities

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.06388v1
• Date: Mon, 05 Oct 2026 14:13:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-09 08:46:12.448277
• Title: Value of spatially multiplexed SNSPDs with photon-number-resolving capabilities
• Title（参考訳）: 光子数分解能を有する空間多重化SNSPDの値
• Abstract要約: 多重検出システムの局所光子数分解能を増大させることにより得られる情報を定量化するフレームワークを開発する。 本研究は,光子数解法を1つのSNSPDに比例する最近の研究により,バイナリデバイスに対する既存の定式化を一般化する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We develop a combinatorial and Bayesian framework to quantify the information gained by increasing the local photon-number resolution of multiplexed detection systems based on superconducting nanowire single-photon detectors (SNSPDs). Motivated by recent studies that attribute photon-number resolving capabilities to a single SNSPD overcoming the typical on/off detection mechanism, we generalize the existing formulation for the binary devices by deriving the probability response tensor of multiplexed systems based on SNSPDs with an arbitrary number of resolvable states. We include finite efficiency through binomial loss convolution and, separately, assess the impact of dark counts. From this response tensor we derive a generalized N-photon detector fidelity, a Bayesian photon-number reconstruction, and the corresponding reconstruction fidelity. We particularize this formulation to study 2-, 3- and 4-state multiplexed systems with different numbers of detectors and show that increasing local photon-number resolution systematically improves both detector fidelity and Bayesian photon-number reconstruction. This substantially relaxes the quadratic scaling between detector number and resolvable photon-number required by purely binary multiplexed arrays. These results provide a quantitative value-of-information assessment for multi-state photon-number-resolving detector arrays.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,超伝導ナノワイヤ単光子検出器(SNSPD)を用いた多重検出システムの局所光子数分解能を増大させることにより得られる情報を定量化するための組合せ的・ベイズ的枠組みを開発した。 近年の研究では、典型的なオン/オフ検出機構を克服する1つのSNSPDに光子数分解能を付与する研究により、任意の数の解決可能な状態を持つSNSPDに基づく多重システムの確率応答テンソルを導出することにより、バイナリデバイスに対する既存の定式化を一般化している。 我々は二項損失畳み込みによる有限効率と暗数の影響を別々に評価する。 この応答テンソルから、一般化されたN-光子検出器の忠実度、ベイズ光子番号の再構成、およびそれに対応する再構成忠実度を導出する。 この定式化を,検出器数が異なる2-,3-,4-状態多重系の研究に用いて,局所光子数分解能の増大は検出器の忠実度とベイズ光子数再構成の両方を体系的に改善することを示す。 これにより、検出器数と純粋に2重多重配列で必要とされる可解光子数の間の2次スケーリングが大幅に緩和される。 これらの結果から,多状態光子数分解検出器アレイの定量値が得られた。

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