論文の概要: Photon-Number Discrimination from Increasing Time-of-Arrival Separation in Wide Superconducting Microstrip Single-Photon Detectors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.32154v1
- Date: Fri, 23 Oct 2026 04:41:22 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-27 01:38:06.389249
- Title: Photon-Number Discrimination from Increasing Time-of-Arrival Separation in Wide Superconducting Microstrip Single-Photon Detectors
- Title（参考訳）: 広超電導マイクロストリップ単光子検出器における波長分離時間の増加による光子-核種判別
- Abstract要約: 広いNbN超伝導マイクロストリップ単光子検出器(SMSPD)における光子数依存時間(TOA)分布の測定を行った。
- 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: Measurements of photon-number-dependent time-of-arrival (TOA) distributions in wide NbN superconducting microstrip single-photon detectors (SMSPDs) are presented. Two \SI{10}{\um}-long devices with widths of \SI{3.2}{\um} and \SI{6.4}{\um} are characterized under pulsed \SI{515}{nm} excitation. The TOA histograms are described by sums of exponentially modified Gaussian (EMG) components, with the wider device exhibiting components assigned to photon numbers up to \(n=8\). Adjacent TOA peaks become more distinguishable relative to their widths at higher photon number, in contrast to the compression of neighboring photon-number timing shifts observed in conventional narrow-wire SNSPDs. For the components assigned to \(n=7\) and \(n=8\), the FWHM-normalized peak separation is \(2.15\), and the fitted EMG distributions yield an equal-prior pairwise TOA-assignment fidelity of \(99.6\%\). The EMG exponential-tail parameter \(τ_n\) decreases strongly with photon number, while the Gaussian-location parameter \(μ_n\) continues to shift between neighboring components. A phenomenological model motivated by absorption-site-dependent vortex processes and collective current redistribution captures these timing trends. These results support wide SMSPDs as a platform for TOA-based photon-number discrimination at high photon number, relevant to multiphoton-state characterization and photonic quantum information processing. The same geometry also provides a setting to examine how the spatial distribution of photon absorption affects vortex-assisted detection.
- Abstract（参考訳）: 広いNbN超伝導マイクロストリップ単光子検出器(SMSPD)における光子数依存時間(TOA)分布の測定を行った。
SI{3.2}{\um} と \SI{6.4}{\um} の幅を持つ2つの \SI{10}{\um} 長デバイスをパルス化された \SI{515}{nm} 励起で特徴付ける。
TOAヒストグラムは指数修正ガウス成分(EMG)の和で記述され、より広いデバイスは光子数に割り当てられた成分を \(n=8\) まで表示する。
隣接するTOAピークは、従来の狭線SNSPDで観測される隣り合う光子数のタイミングシフトの圧縮とは対照的に、高い光子数でその幅に対してより区別できる。
\(n=7\) および \(n=8\) に割り当てられる成分については、FWHM-正規化ピーク分離は \(2.15\) であり、適合した EMG 分布は、(99.6\%\ の2対のTOA-割り当てフィデリティを持つ。
EMG指数テールパラメータ \(τ_n\) は光子数とともに強く減少する一方、ガウス配置パラメータ \(μ_n\) は隣り合う成分間のシフトを継続する。
吸収部位依存渦過程と集団的電流再分配によって動機付けられた現象論的モデルがこれらの傾向を捉えている。
これらの結果は、多光子状態のキャラクタリゼーションとフォトニック量子情報処理に関連する高光子数でのTOAに基づく光子数識別のためのプラットフォームとして、幅広いSMSPDをサポートする。
同じ幾何学は、光子吸収の空間分布が渦支援検出にどのように影響するかを調べるための設定も提供する。
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