Сверхпроводящий однофотонный детектор нанопроволоки


Сверхпроводящий однофотонный детектор нанопроволоки ( или SSPD ) представляет собой тип оптического и ближнего инфракрасного однофотонного детектора SNSPD на основе токосмещенной сверхпроводящей нанопроволоки . [1] Впервые он был разработан учеными МПГУ и Рочестерского университета в 2001 году. [2] [3] Первый полностью работоспособный прототип был продемонстрирован в 2005 году Национальным институтом стандартов и технологий (Боулдер) и BBN Technologies в рамках квантовой сети DARPA . [4] [5] [6] [7]
По состоянию на 2023 год сверхпроводящий однофотонный детектор на нанопроволоке станет самым быстрым однофотонным детектором (SPD) для подсчета фотонов . [8] [9] [10] Это ключевая технология для квантовой оптики и оптических квантовых технологий . SNSPD имеют очень высокую эффективность обнаружения, очень низкую скорость темнового счета и очень низкий временной джиттер по сравнению с другими типами однофотонных детекторов. SNSPD соответствуют международным стандартам Международной электротехнической комиссии (IEC). [11] По состоянию на 2023 год коммерческие устройства SNSPD доступны в многоканальных системах по цене от 100 000 евро.
Недавно было обнаружено, что сверхпроводящие провода шириной до 1,5 мкм могут обнаруживать одиночные инфракрасные фотоны. [12] [13] [14] Это важно, поскольку при их изготовлении можно использовать оптическую литографию, а не электронную. Это снижает стоимость приложений, требующих больших площадей фотодетекторов. Одним из применений являются эксперименты по обнаружению темной материи, где мишенью является мерцающий кристалл GaAs. GaAs, легированный соответствующим образом кремнием и бором, представляет собой светящийся криогенный сцинтиллятор, не имеющий видимого послесвечения и коммерчески доступный в виде крупных кристаллов высокого качества. [15] [16] [17]
Принцип работы
[ редактировать ]SNSPD состоит из тонкой (≈ 5 нм) и узкой (≈ 100 нм) сверхпроводящей нанопроволоки . Длина обычно составляет сотни микрометров , а нанопроволока имеет компактную меандровую геометрию для создания квадратного или круглого пикселя с высокой эффективностью обнаружения. Нанопроволока охлаждается значительно ниже критической температуры сверхпроводимости и подвергается смещению постоянным током , который близок, но меньше критического сверхпроводящего тока нанопроволоки. Фотон , падающий на нанопроволоку, разрывает куперовские пары и снижает локальный критический ток ниже тока смещения. Это приводит к образованию локализованной несверхпроводящей области или горячей точки с конечным электрическим сопротивлением . Это сопротивление обычно превышает входное сопротивление 50 Ом усилителя считывания, и, следовательно, большая часть тока смещения шунтируется на усилитель. Это создает измеримый импульс напряжения, который примерно равен току смещения, умноженному на 50 Ом. Поскольку большая часть тока смещения протекает через усилитель, несверхпроводящая область охлаждается и возвращается в сверхпроводящее состояние. Время возврата тока в нанопроволоку обычно задается индуктивной постоянной времени нанопроволоки, равной кинетическая индуктивность нанопроволоки, деленная на полное сопротивление схемы считывания. [18] Правильный самовосстановление устройства требует, чтобы эта индуктивная постоянная времени была медленнее, чем собственное время охлаждения горячей точки нанопроволоки. [19]
Хотя SNSPD не соответствует разрешению по собственной энергии или числу фотонов сверхпроводящего датчика края перехода , SNSPD значительно быстрее, чем обычные датчики края перехода, и работает при более высоких температурах. Определенная степень разрешения по количеству фотонов может быть достигнута в матрицах SNSPD. [20] посредством временного биннинга [21] или расширенные схемы считывания. [22] Большинство SNSPD изготовлены из напыленного нитрида ниобия (NbN), который обеспечивает относительно высокую критическую температуру сверхпроводимости (≈ 10 К ), что позволяет работать SNSPD в диапазоне температур от 1 К до 4 К (совместимо с жидким гелием или современными криокулерами замкнутого цикла ). . Собственные тепловые постоянные времени NbN короткие, что обеспечивает очень быстрое время охлаждения после поглощения фотонов (<100 пикосекунд). [23]
Поглощение в сверхпроводящей нанопроволоке можно усилить с помощью различных стратегий: интеграции с оптическим резонатором , [24] интеграция с фотонным волноводом [25] или добавление структур наноантенн . [26] Устройства с полостью SNSPD из NbN, NbTiN, WSi и MoSi продемонстрировали эффективность обнаружения устройств с оптоволокном, превышающую 98% на длине волны 1550 нм. [27] со скоростью счета в десятки МГц. [28] Эффективность обнаружения оптимизирована для определенного диапазона длин волн в каждом детекторе. Однако они сильно различаются из-за сильно локализованных областей нанопроволок, где эффективная площадь поперечного сечения для сверхпроводящего тока уменьшена. [29] Устройства SNSPD также продемонстрировали исключительно низкий джиттер – неопределенность во времени прибытия фотонов – всего 3 пикосекунды в видимых длинах волн. [30] [31] Джиттер синхронизации увеличивается по мере падения энергии фотонов и был проверен на длине волны 3,5 микрометра. [32] Джиттер времени является чрезвычайно важным свойством для коррелированного по времени подсчета одиночных фотонов (TCSPC). [33] приложения. Кроме того, SNSPD имеют чрезвычайно низкую скорость темнового счета, то есть возникновения импульсов напряжения в отсутствие обнаруженного фотона. [34] Кроме того, «мертвое время» (интервал времени после события обнаружения, в течение которого детектор нечувствителен) составляет порядка нескольких наносекунд; это короткое «мертвое время» приводит к очень высокой скорости счета при насыщении и позволяет проводить измерения с защитой от группировки с помощью одного детектора. [35]
Однако при обнаружении фотонов с большей длиной волны эффективность обнаружения стандартных SNSPD значительно снижается. [36] Недавние усилия по повышению эффективности обнаружения в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне длин волн включают исследования более узких (шириной 20 и 30 нм) нанопроволок NbN. [37] а также обширные исследования альтернативных сверхпроводящих материалов. [38] с более низкими критическими температурами сверхпроводимости, чем NbN ( силицид вольфрама , [39] силицид ниобия, [40] силицид молибдена [41] и нитрид тантала [42] ). Чувствительность к одиночным фотонам с длиной волны до 10 микрометров недавно была продемонстрирована в силициде вольфрама SNSPD. [43] Альтернативные методы осаждения тонких пленок, такие как осаждение атомных слоев, представляют интерес для расширения спектрального диапазона и масштабируемости SNSPD на большие площади. [44] Высокотемпературные сверхпроводники были исследованы на предмет SNSPD. [45] [46] с некоторыми обнадеживающими недавними сообщениями. [47] [48] SNSPD были созданы из диборида магния с некоторой чувствительностью к одиночным фотонам в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне. [49] [50]
Существует значительный интерес и усилия по масштабированию SNSPD до больших многопиксельных массивов и камер. [51] [52] Недавно сообщалось о килопиксельном массиве SNSPD. [53] Ключевой задачей является считывание, [54] которые могут быть адресованы посредством мультиплексирования [55] [56] или цифровое считывание с использованием сверхпроводящей одного потока . квантовой логики [57]
Приложения
[ редактировать ]Многие из первых демонстраций применения SNSPD были в области квантовой информации . [58] например, квантовое распределение ключей [59] и оптические квантовые вычисления . [60] [61] Другие текущие и новые приложения включают визуализацию инфракрасной фотоэмиссии для анализа дефектов в КМОП . схемах [62] характеристика излучателя одиночных фотонов , [63] ЛИДАР , [64] [65] [66] встроенная квантовая оптика , [67] [68] оптические нейроморфные вычисления , [69] [70] оптоволоконный датчик температуры , [71] оптическая рефлектометрия во временной области , [72] считывание кубитов ионных ловушек , [73] квантовая плазмоника, [74] [75] детектирование одиночных электронов, [76] обнаружение одиночных α- и β-частиц, [77] синглетного кислорода , обнаружение люминесценции [78] оптическая связь в дальнем космосе , [79] [80] темной материи поиск [81] и обнаружение экзопланет . [82] Ряд компаний по всему миру успешно коммерциализируют полноценные системы однофотонного обнаружения на основе сверхпроводящих нанопроводов, включая Single Quantum , Photon Spot , Scontel , Quantum Opus , ID Quantique , PhoTec и Pixel Photonics . Более широкое внедрение технологии SNSPD тесно связано с развитием криорефрижераторов для температур 4 К и ниже, а недавно SNSPD были продемонстрированы в миниатюрных системах. [83] [84]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Натараджан, Чандра М.; Таннер, Майкл Г.; Хэдфилд, Роберт Х. (2012). «Сверхпроводящие однофотонные детекторы на нанопроволоке: физика и приложения». Сверхпроводниковая наука и технология . 25 (6): 063001. arXiv : 1204.5560 . Бибкод : 2012SuScT..25f3001N . дои : 10.1088/0953-2048/25/6/063001 . S2CID 4893642 .
- ^ Семенов Алексей Дмитриевич; ГольЦман, Григорий Н.; Корнеев, Александр А. (2001). «Квантовое обнаружение с помощью токопроводящей сверхпроводящей пленки». Физика C: Сверхпроводимость . 351 (4): 349–356. Бибкод : 2001PhyC..351..349S . дои : 10.1016/S0921-4534(00)01637-3 .
- ^ ГольЦман, Г.Н.; Окунев О.; Чулкова Г.; Липатов А.; Семенов А.; Смирнов К.; Воронов Б.; Дзарданов А.; Уильямс, К.; Соболевский, Роман (2001). «Пикосекундный сверхпроводящий однофотонный оптический детектор». Письма по прикладной физике . 79 (6): 705–707. Бибкод : 2001АпФЛ..79..705Г . дои : 10.1063/1.1388868 .
- ^ Чип Эллиотт, «Квантовая сеть DARPA», Квантовая физика природы. Теория, эксперимент и интерпретация. в сотрудничестве с 6-м европейским семинаром QIPC, Австрия, 2005 г.
- ^ Мартин А. Джаспан, Джонатан Л. Хабиф, Роберт Х. Хэдфилд, Саэ Ву Нам, «Вестник телекоммуникационных пар фотонов с помощью сверхпроводящего детектора одиночных фотонов», Applied Physics Letters 89 (3): 031112-031112-3, июль 2006 г. .
- ^ BBN Technologies, «Испытательный стенд квантовой сети DARPA», итоговый технический отчет, 2007 г.
- ^ Хэдфилд, Роберт Х.; Хабиф, Джонатан Л.; Шлафер, Джон; Швалль, Роберт Э.; Нам, Сэ У (11 декабря 2006 г.). «Распределение квантового ключа на длине волны 1550 нм с помощью двух сверхпроводящих однофотонных детекторов» . Письма по прикладной физике . 89 (24): 241129. Бибкод : 2006ApPhL..89x1129H . дои : 10.1063/1.2405870 . ISSN 0003-6951 .
- ^ Франческо Марсили. «Высокая эффективность самой быстрой системы детектора одиночных фотонов» . 2013.
- ^ Хэдфилд, Роберт Х. (декабрь 2009 г.). «Детекторы одиночных фотонов для приложений оптической квантовой информации». Природная фотоника . 3 (12): 696–705. Бибкод : 2009NaPho...3..696H . дои : 10.1038/nphoton.2009.230 . ISSN 1749-4885 .
- ^ Исмаил Заде, Иман; Чанг, Дж.; Лос, Йоханнес ВН; Гайгер, Сэмюэл; Эльшаари, Али В.; Штайнхауэр, Стефан; Доренбос, Сандер Н.; Цвиллер, Вэл (10 мая 2021 г.). «Сверхпроводящие однофотонные детекторы на нанопроволоке: взгляд на эволюцию, современное состояние, будущие разработки и приложения» . Письма по прикладной физике . 118 (19): 190502. Бибкод : 2021ApPhL.118s0502E . дои : 10.1063/5.0045990 . ISSN 0003-6951 . S2CID 236573004 .
- ^ «МЭК 61788-22-3:2022 | Интернет-магазин МЭК» . webstore.iec.ch . Проверено 29 апреля 2023 г.
- ^ Лускин и др. (2023). «Сверхпроводящая микропроводная детекторная матрица с большой активной площадью и однофотонной чувствительностью в ближнем инфракрасном диапазоне», Прикл. Физ. Летт. 122, 243506. https://doi.org/10.1063/5.0150282.
- ^ Г.-З. Сюй и др. (2023). «Сверхпроводящий микрополосковый однофотонный детектор с активной площадью миллиметрового масштаба, изготовленный методом ультрафиолетовой фотолитографии», Optics Express, vol. 31, стр. 16348-16360.
- ^ Ябуно М.; Китай Ф.; Тераи Х.; Мики С. (2023). «Сверхпроводящий широкополосный детектор фотонов со структурой банка высоких критических токов», Optica Quantum, 1:26-34
- ^ Дерензо, С.; Бурре, Э.; Ханрахан, С.; Бизарри, Г. (2018). «Криогенные сцинтилляционные свойства GaAs n-типа для прямого обнаружения МэВ/c». 2 темная материя». Журнал прикладной физики. 123 (11): 114501. arXiv: 1802.09171. Bibcode: 2018JAP... 123k4501D. doi: 10.1063/1.5018343. S2CID 56118568
- ^ Васюков, С.; Кьосси, Ф.; Браджио, К.; Каруньо, Г.; Моретти, Ф.; Бурре, Э.; Дерензо, С. (2019). «GaAs как яркий криогенный сцинтиллятор для регистрации отдачи низкоэнергетических электронов от МэВ/c» 2 Темная материя». IEEE Transactions on Nuclear Science. 66 (11): 2333–2337. Бибкод: 2019ITNS...66.2333V. doi: 10.1109/TNS.2019.2946725. S2CID 208208697
- ^ Дерензо, С.; Бурре, Э.; Франк-Ротч, К.; Ханрахан, С.; Гарсиа-Скиверес, М. (2021). «Как примеси кремния и бора влияют на криогенные сцинтилляционные свойства GaAs n-типа». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях, раздел A. 989: 164957. arXiv: 2012.07550. Бибкод: 2021NIMPA.98964957D. doi:10.1016/j.nima.2020.164957. S2CID 229158562
- ^ Керман, Эндрю Дж.; Даулер, Эрик А.; Кейчер, Уильям Э.; Ян, Джоэл К.В.; Берггрен, Карл К .; ГольЦман, Г.; Воронов, Б. (2006). «Ограниченное кинетической индуктивностью время сброса счетчиков фотонов из сверхпроводящих нанопроволок». Письма по прикладной физике . 88 (11): 111116. arXiv : физика/0510238 . Бибкод : 2006АпФЛ..88к1116К . дои : 10.1063/1.2183810 . S2CID 53373647 .
- ^ Аннунциата, Энтони Дж.; Куаранта, Орландо; Сантавичка, Дэниел Ф.; Касабури, Алессандро; Фрунцио, Луиджи; Эйрнаес, Миккель; Рукс, Майкл Дж.; Криштиану, Роберто; Пагано, Серджио; Фридман, Авиад; Пробер, Дэниел Э. (2010). «Динамика сброса и фиксация в однофотонных детекторах из ниобиевых сверхпроводящих нанопроволок». Журнал прикладной физики . 108 (8): 084507–084507–7. arXiv : 1008.0895 . Бибкод : 2010JAP...108h4507A . дои : 10.1063/1.3498809 . S2CID 13941277 .
- ^ Дивочий, Александр; Марсили, Франческо; Битаулд, Дэвид; Гаггеро, Алессандро; Леони, Роберто; Маттиоли, Франческо; Корнеев, Александр; Селезнев Виталий; Каурова, Наталья; Минаева, Ольга; Гольцман, Григорий (май 2008 г.). «Сверхпроводниковый детектор числа фотонов на основе нанопроволоки на телекоммуникационных длинах волн» . Природная фотоника . 2 (5): 302–306. дои : 10.1038/nphoton.2008.51 . ISSN 1749-4893 .
- ^ Натараджан, Чандра М.; Чжан, Лицзянь; Кольденстродт-Ронге, Хендрик; Донати, Гея; Доренбос, Сандер Н.; Цвиллер, Вэл; Уолмсли, Ян А.; Хэдфилд, Роберт Х. (14 января 2013 г.). «Квантовая детекторная томография однофотонного детектора из сверхпроводящих нанопроводов с мультиплексированием по времени на телекоммуникационных длинах волн» . Оптика Экспресс . 21 (1): 893–902. Бибкод : 2013OExpr..21..893N . дои : 10.1364/OE.21.000893 . ISSN 1094-4087 . ПМИД 23388983 .
- ^ Чжу, Ди; Коланджело, Марко; Чен, Чанчен; Корж Борис А.; Вонг, Франко, Северная Каролина; Шоу, Мэтью Д.; Берггрен, Карл К. (13 мая 2020 г.). «Разрешение количества фотонов с использованием сверхпроводящей нанопроволоки с конусом согласования импеданса» . Нано-буквы . 20 (5): 3858–3863. arXiv : 1911.09485 . Бибкод : 2020NanoL..20.3858Z . дои : 10.1021/acs.nanolett.0c00985 . ISSN 1530-6984 . ПМИД 32271591 . S2CID 215726323 .
- ^ Гусев Ю.П.; Семенов А.Д.; ГольЦман, Г.Н.; Сергеев А.В.; Гершензон, Э.М. (1994). «Электрон-фононное взаимодействие в неупорядоченных пленках NBN». Физика Б: Конденсированное вещество . 194–196: 1355–1356. Бибкод : 1994PhyB..194.1355G . дои : 10.1016/0921-4526(94)91007-3 .
- ^ Росфьорд, Кристина М.; Ян, Джоэл К.В.; Даулер, Эрик А.; Керман, Эндрю Дж.; Анант, Викас; Воронов Борис М.; Гольцман, Григорий Н.; Берггрен, Карл К. (23 января 2006 г.). «Нанопроволочный однофотонный детектор со встроенным оптическим резонатором и просветляющим покрытием» . Оптика Экспресс . 14 (2): 527–534. Бибкод : 2006OExpr..14..527R . дои : 10.1364/OPEX.14.000527 . ISSN 1094-4087 . ПМИД 19503367 .
- ^ Пернис, WHP; Шук, К.; Минаева О.; Ли, М.; Гольцман, Г.Н.; Сергиенко А.В.; Тан, HX (27 декабря 2012 г.). «Высокоскоростные и высокоэффективные детекторы одиночных фотонов бегущей волны, встроенные в нанофотонные схемы» . Природные коммуникации . 3 (1): 1325. arXiv : 1108.5299 . Бибкод : 2012NatCo...3.1325P . дои : 10.1038/ncomms2307 . ISSN 2041-1723 . ПМЦ 3535416 . ПМИД 23271658 .
- ^ Хит, Роберт М.; Таннер, Майкл Г.; Дрисдейл, Тимоти Д.; Мики, Сигэхито; Джаннини, Винченцо; Майер, Стефан А.; Хэдфилд, Роберт Х. (11 февраля 2015 г.). «Усовершенствование наноантенн для телекоммуникационных сверхпроводящих детекторов одиночных фотонов» . Нано-буквы . 15 (2): 819–822. arXiv : 1501.03333 . Бибкод : 2015NanoL..15..819H . дои : 10.1021/nl503055a . ISSN 1530-6984 . ПМИД 25575021 . S2CID 16305859 .
- ^ Редди, Дилип В.; Нерем, Роберт Р.; Нам, Сэ У; Мирин, Ричард П.; Верма, Варун Б. (20 декабря 2020 г.). «Сверхпроводящие однофотонные детекторы на нанопроволоке с эффективностью обнаружения системы 98% на длине волны 1550 нм» . Оптика . 7 (12): 1649–1653. Бибкод : 2020Оптика...7.1649R . дои : 10.1364/OPTICA.400751 . ISSN 2334-2536 .
- ^ Пэн Ху; и др. (2020). «Обнаружение одиночных инфракрасных фотонов для достижения оптимальной эффективности обнаружения системы» . Оптика Экспресс . 28 (24): 36884–36891. arXiv : 2009.14690 . Бибкод : 2020OExpr..2836884H . дои : 10.1364/OE.410025 . ПМИД 33379772 .
- ^ Эндрю Дж. Керман ; Эрик А. Даулер; Джоэл К.В. Янг; Кристин М Росфьорд; Викас Анант; Карл К. Берггрен ; Григорий Н Гольцман; Борис М. Воронов (2007). «Ограниченная сужением эффективность обнаружения сверхпроводящих однофотонных детекторов на нанопроводах». Письма по прикладной физике . 90 (10): 101110. arXiv : физика/0611260 . Бибкод : 2007АпФЛ..90j1110K . дои : 10.1063/1.2696926 . S2CID 118985342 .
- ^ Корж, Борис; Чжао, Цин-Юань; Аллмарас, Джейсон П.; Фраска, Симона; Отри, Трэвис М.; Берсин, Эрик А.; Бейер, Эндрю Д.; Бриггс, Райан М.; Бамбл, Брюс; Коланджело, Марко; Крауч, Гаррисон М. (апрель 2020 г.). «Демонстрация временного разрешения менее 3 пс с помощью сверхпроводящего однофотонного детектора на нанопроволоке» . Природная фотоника . 14 (4): 250–255. arXiv : 1804.06839 . Бибкод : 2020NaPho..14..250K . дои : 10.1038/s41566-020-0589-x . ISSN 1749-4893 . S2CID 216455902 .
- ^ Хэдфилд, Роберт Х. (апрель 2020 г.). «Сверхбыстрый подсчет фотонов» . Природная фотоника . 14 (4): 201–202. Бибкод : 2020NaPho..14..201H . дои : 10.1038/s41566-020-0614-0 . ISSN 1749-4893 . S2CID 216178290 .
- ^ Тейлор, Грегор Г.; Маккензи, Юэн Н.; Корж, Борис; Морозов Дмитрий В.; Бамбл, Брюс; Бейер, Эндрю Д.; Аллмарас, Джейсон П.; Шоу, Мэтью Д.; Хэдфилд, Роберт Х. (21 ноября 2022 г.). «Джиттер времени в среднем инфракрасном диапазоне сверхпроводящих однофотонных детекторов на нанопроволоке» . Письма по прикладной физике . 121 (21): 214001. дои : 10.1063/5.0128129 . ISSN 0003-6951 .
- ^ Беккер, Вольфганг (2005). Усовершенствованные методы подсчета одиночных фотонов с корреляцией по времени . Серия Спрингера по химической физике. Том. 81. дои : 10.1007/3-540-28882-1 . ISBN 978-3-540-26047-9 . ISSN 0172-6218 .
- ^ Китайгорский Ю.; Чжан, Дж.; Веревкин А.; Сергеев А.; Корнеев А.; Матвиенко В.; Куминов П.; Смирнов К.; Воронов Б.; ГольЦман, Г.; Соболевский, Р. (2005). «Происхождение темновых отсчетов в наноструктурированных детекторах одиночных фотонов NBN». Транзакции IEEE по прикладной сверхпроводимости . 15 (2): 545–548. Бибкод : 2005ITAS...15..545K . дои : 10.1109/TASC.2005.849914 . S2CID 10285736 .
- ^ Штойдле, Гезине А.; Шитингер, Стефан; Хёкель, Дэвид; Доренбос, Сандер Н.; Заде, Иман Э.; Цвиллер, Валерий; Бенсон, Оливер (2012). «Измерение квантовой природы света с помощью одного источника и одного детектора». Физический обзор А. 86 (5): 053814. arXiv : 1107.1353 . Бибкод : 2012PhRvA..86e3814S . дои : 10.1103/PhysRevA.86.053814 . S2CID 119287808 .
- ^ Корнеев А.; Матвиенко В.; Минаева О.; Милостная И.; Рубцова И.; Чулкова Г.; Смирнов К.; Воронов В.; ГольЦман, Г.; Слыш, В.; Перлман, А.; Веревкин А.; Соболевский, Р. (2005). «Квантовая эффективность и эквивалентная шуму мощность наноструктурированных, NBN, детекторов одиночных фотонов в диапазоне длин волн от видимого до инфракрасного». Транзакции IEEE по прикладной сверхпроводимости . 15 (2): 571–574. Бибкод : 2005ITAS...15..571K . дои : 10.1109/TASC.2005.849923 . S2CID 20606230 .
- ^ Марсили, Франческо; Наджафи, Фараз; Даулер, Эрик; Беллей, Франческо; Ху, Сяолун; Чете, Мария; Молнар, Ричард Дж.; Берггрен, Карл К. (2011). «Детекторы одиночных фотонов на основе сверхузких сверхпроводящих нанопроволок». Нано-буквы . 11 (5): 2048–2053. arXiv : 1012.4149 . Бибкод : 2011NanoL..11.2048M . дои : 10.1021/nl2005143 . ПМИД 21456546 . S2CID 7796191 .
- ^ Хольцман, Итамар; Иври, Ячин (2019). «Сверхпроводящие нанопровода для обнаружения одиночных фотонов: прогресс, проблемы и возможности» . Передовые квантовые технологии . 2 (3–4): 1800058. arXiv : 1807.09060 . дои : 10.1002/qute.201800058 . ISSN 2511-9044 . S2CID 119427730 .
- ^ Бэк, Бурм; Лита, Адриана Э.; Верма, Варун; Нам, Сэ У (2011). «Сверхпроводящий однофотонный детектор на основе нанопроволоки a-WxSi1-x с насыщенной внутренней квантовой эффективностью от видимого диапазона до 1850 нм». Письма по прикладной физике . 98 (25): 251105. Бибкод : 2011ApPhL..98y1105B . дои : 10.1063/1.3600793 .
- ^ Доренбос, С.Н.; Форн-Диас, П.; Фьюз, Т.; Вербрюгген, АХ; Зийлстра, Т.; Клапвейк, ТМ; Цвиллер, В. (2011). «Сверхпроводящие детекторы одиночных фотонов с малой щелью для чувствительности к инфракрасному излучению». Письма по прикладной физике . 98 (25): 251102. Бибкод : 2011ApPhL..98y1102D . дои : 10.1063/1.3599712 .
- ^ Ли, Цзянь; Кирквуд, Роберт А.; Бейкер, Люк Дж.; Босворт, Дэвид; Эротокриту, Клеантис; Банерджи, Арчан; Хит, Роберт М.; Натараджан, Чандра М.; Барбер, Зои Х. (27 июня 2016 г.). «Нанооптическое картирование однофотонного отклика волноводных интегрированных сверхпроводящих нанопроводов силицида молибдена (MoSi)» . Оптика Экспресс . 24 (13): 13931–13938. Бибкод : 2016OExpr..2413931L . дои : 10.1364/OE.24.013931 . hdl : 1983/502e0a88-986b-4e79-8905-2bbd3bd75afd . ISSN 1094-4087 . ПМИД 27410555 .
- ^ Энгель, А.; Эшбахер, А.; Индербицин, К.; Шиллинг, А.; Ильин, К.; Хоферр, М.; Сигел, М.; Семенов А.; Хюберс, Х.-В. (06 февраля 2012 г.). «Сверхпроводящие детекторы одиночных фотонов из нитрида тантала с низкой энергией отсечки» . Письма по прикладной физике . 100 (6): 062601. arXiv : 1110.4576 . Бибкод : 2012ApPhL.100f2601E . дои : 10.1063/1.3684243 . ISSN 0003-6951 . S2CID 118674991 .
- ^ Верма, В.Б.; Корж, Б.; Уолтер, AB; Лита, А.Э.; Бриггс, Р.М.; Коланджело, М.; Чжай, Ю.; Воллман, Э.Э.; Бейер, А.Д.; Аллмарас, Япония; Вора, Х. (01 мая 2021 г.). «Обнаружение одиночных фотонов в среднем инфракрасном диапазоне с длиной волны до 10 мкм с использованием сверхпроводящих нанопроволочных детекторов на основе силицида вольфрама» . АПЛ Фотоника . 6 (5): 056101. arXiv : 2012.09979 . Бибкод : 2021APLP....6e6101V . дои : 10.1063/5.0048049 . ПМЦ 10448953 . ПМИД 37621960 . S2CID 229331770 .
- ^ Тейлор, Грегор Г.; Морозов Дмитрий В.; Леннон, Киаран Т.; Барри, Питер С.; Шигрен, Колдер; Хэдфилд, Роберт Х. (10 мая 2021 г.). «Инфракрасная однофотонная чувствительность в атомных слоях сверхпроводящих нанопроволок» . Письма по прикладной физике . 118 (19): 191106. Бибкод : 2021ApPhL.118s1106T . дои : 10.1063/5.0048799 . ISSN 0003-6951 .
- ^ Арпайя, Р.; Эйрнаес, М.; Парлато, Л.; Тафури, Ф.; Криштиану, Р.; Голубев Д.; Соболевский, Роман; Баух, Т.; Ломбарди, Ф.; Пепе, терапевт (15 февраля 2015 г.). «Высокотемпературные сверхпроводящие нанопровода для регистрации фотонов» . Физика C: Сверхпроводимость и ее приложения . 509 : 16–21. doi : 10.1016/j.physc.2014.09.017 . hdl : 10278/5058324 . ISSN 0921-4534 .
- ^ Амари, П.; Козлов С.; Рекоба-Павловски, Э.; Веллюир-Пелла, З.; Жуан, А.; Куэдо, Ф.; Улисс, К.; Бриатико, Дж.; Родичев Д.; Бергил, Н.; Лесюёр, Ж.; Фейе-Пальма, К. (10 октября 2023 г.). «Масштабируемое нанопроизводство высококачественных нанопроводов YBCO для детекторов одиночных фотонов» . Применена физическая проверка . 2O : 044025. doi : 10.1103/PhysRevApplied.20.044025 . S2CID 263840977 .
- ^ Мерино, Рафаэль Луке; Зейферт, Пол; Ретамаль, Хосе Дуран; Мех, Руп К; Танигучи, Такаши; Ватанабэ, Кендзи; Кадоваки, Кадзуо; Хэдфилд, Роберт Х; Ефетов, Дмитрий К (01 апреля 2023 г.). «Двумерный купратный нанодетектор с чувствительностью к одиночным телефотонам при Т = 20 К» . 2D материалы . 10 (2): 021001. Бибкод : 2023TDM....10b1001M . дои : 10.1088/2053-1583/acb4a8 . hdl : 10261/337040 . ISSN 2053-1583 . S2CID 256166805 .
- ^ Чараев И.; Бандурин Д.А.; Боллинджер, AT; Финни, И.Ю.; Дроздов И.; Коланджело, М.; Баттерс, бакалавр; Танигучи, Т.; Ватанабэ, К.; Он, Х.; Божович И.; Харильо-Эрреро, П.; Берггрен, КК (2023). «Обнаружение одиночных фотонов с использованием высокотемпературных сверхпроводников». Природные нанотехнологии . 18 (4): 343–349. arXiv : 2208.05674 . Бибкод : 2023NatNa..18..343C . дои : 10.1038/s41565-023-01325-2 . ПМИД 36941357 . S2CID 251493161 .
- ^ Сибата, Х.; Такесуэ, Х.; Хондзё, Т.; Аказаки, Т.; Токура, Ю. (22 ноября 2010 г.). «Однофотонное обнаружение с использованием сверхпроводящих нанопроводов диборида магния» . Письма по прикладной физике . 97 (21): 212504. Бибкод : 2010ApPhL..97u2504S . дои : 10.1063/1.3518723 . ISSN 0003-6951 .
- ^ Чередниченко Сергей; Ачарья, Нарендра; Новоселов Евгений; Дракинский, Владимир (2021). «Сверхпроводящие нанопроволоки MgB2 с низкой кинетической индуктивностью и временем релаксации 130 пс для приложений однофотонного обнаружения» . Сверхпроводниковая наука и технология . 34 (4): 044001. arXiv : 1911.01480 . Бибкод : 2021SuScT..34d4001C . дои : 10.1088/1361-6668/abdeda . ISSN 0953-2048 . S2CID 234305489 .
- ^ Штайнхауэр, Стефан; Гайгер, Сэмюэл; Цвиллер, Вэл (08 марта 2021 г.). «Прогресс в создании крупномасштабных сверхпроводящих однофотонных детекторов на нанопроволоке» . Письма по прикладной физике . 118 (10): 100501. Бибкод : 2021ApPhL.118j0501S . дои : 10.1063/5.0044057 . ISSN 0003-6951 .
- ^ Дорнер, С.; Кузьмин А.; Вюнш, С.; Чараев И.; Боес, Ф.; Цвик, Т.; Сигел, М. (17 июля 2017 г.). «Частотно-мультиплексное смещение и считывание 16-пиксельной матрицы однофотонных детекторов из сверхпроводящих нанопроволок» . Письма по прикладной физике . 111 (3): 032603. arXiv : 1705.05345 . Бибкод : 2017ApPhL.111c2603D . дои : 10.1063/1.4993779 . ISSN 0003-6951 . S2CID 119328620 .
- ^ Уоллман, Эмма Э.; Верма, Варун Б.; Верма, Варун Б.; Лита, Адриана Э.; Фарр, Уильям Х.; Шоу, Мэтью Д.; Мирин, Ричард П.; Нам, Сэ У (25 ноября 2019 г.). «Килопиксельная матрица сверхпроводящих нанопроволочных однофотонных детекторов» . Оптика Экспресс . 27 (24): 35279–35289. arXiv : 1908.10520 . Бибкод : 2019OExpr..2735279W . дои : 10.1364/OE.27.035279 . ISSN 1094-4087 . PMID 31878700 . S2CID 201651262 .
- ^ Маккоган, Адам Н. (01 апреля 2018 г.). «Архитектура считывания для сверхпроводящих детекторов одиночных фотонов на нанопроволоке» . Сверхпроводниковая наука и технология . 31 (4): 040501. Бибкод : 2018SuScT..31d0501M . дои : 10.1088/1361-6668/aaa1b3 . ISSN 0953-2048 . ПМК 6459399 . ПМИД 30983702 .
- ^ Оллман, MS; Верма, В.Б.; Стивенс, М.; Герритс, Т.; Хоранский, Р.Д.; Лита, А.Э.; Марсили, Ф.; Бейер, А.; Шоу, доктор медицины; Кумор, Д.; Мирин Р. (11 мая 2015 г.). «64-пиксельная сверхпроводящая матрица детекторов одиночных фотонов из нанопроволоки ближнего инфракрасного диапазона со встроенным мультиплексным считыванием» . Письма по прикладной физике . 106 (19): 192601. arXiv : 1504.02812 . Бибкод : 2015ApPhL.106s2601A . дои : 10.1063/1.4921318 . ISSN 0003-6951 . S2CID 119263216 .
- ^ Дорнер, С.; Кузьмин А.; Вюнш, С.; Чараев И.; Боес, Ф.; Цвик, Т.; Сигел, М. (17 июля 2017 г.). «Частотно-мультиплексное смещение и считывание 16-пиксельной матрицы однофотонных детекторов из сверхпроводящих нанопроволок» . Письма по прикладной физике . 111 (3): 032603. arXiv : 1705.05345 . Бибкод : 2017ApPhL.111c2603D . дои : 10.1063/1.4993779 . ISSN 0003-6951 . S2CID 119328620 .
- ^ Миядзима, Сигэюки; Ябуно, Масахиро; Мики, Сигэхито; Ямасита, Таро; Тераи, Хиротака (29 октября 2018 г.). «64-канальный однопоточный квантовый адресный кодер с высоким временным разрешением, интегрированный с многопиксельным сверхпроводящим однофотонным детектором на основе нанопроводов» . Оптика Экспресс . 26 (22): 29045–29054. Бибкод : 2018OExpr..2629045M . дои : 10.1364/OE.26.029045 . ISSN 1094-4087 . ПМИД 30470072 .
- ^ Хэдфилд, Роберт Х.; Йоханссон, Йоран, ред. (2016). Сверхпроводящие устройства в квантовой оптике . Bibcode : 2016sdqo.book.....H . дои : 10.1007/978-3-319-24091-6 . ISBN 978-3-319-24089-3 . ISSN 2364-9054 .
{{cite book}}
:|journal=
игнорируется ( помогите ) - ^ Х. Такесуэ и др. , «Распределение квантового ключа при потерях в канале 40 дБ с использованием сверхпроводящих однофотонных детекторов», Nature Photonics 1 , 343 (2007), doi : 10.1038/nphoton.2007.75 , arXiv:0706.0397
- ^ Чжун, Хань-Сен; Дэн, Юй-Хао; Пэн, Ли-Чао; Цинь, Цзянь; У, Дин, Син; Пэн ( вычислений . 0 фотонов , « ) 18 г. Ху 2020 » Преимущество использованием с квантовых декабря . ISSN 0036-8075 . PMID 33273064 .
- ^ Кремниевые фотонные квантовые вычисления - PsiQuantum на мартовском собрании APS 2021 г. , получено 16 мая 2021 г.
- ^ Мак Манус, депутат Кнессета; Каш, Дж.А.; Стин, ЮВ; Полонский, С.; Цанг, JC; Кнебель, ДР; Хуотт, В. (2000). «PICA: Анализ обратных неисправностей КМОП-схем с использованием анализа цепей пикосекундного изображения». Надежность микроэлектроники . 40 (8–10): 1353–1358. дои : 10.1016/S0026-2714(00)00137-2 .
- ^ Хэдфилд, Роберт Х.; Стивенс, Мартин Дж.; Грубер, Стивен С.; Миллер, Аарон Дж.; Швалль, Роберт Э.; Мирин, Ричард П.; Нам, Сэ У (26 декабря 2005 г.). «Характеристика источника одиночных фотонов с помощью сверхпроводящего детектора одиночных фотонов» . Оптика Экспресс . 13 (26): 10846–10853. arXiv : Quant-ph/0511030 . Бибкод : 2005OExpr..1310846H . дои : 10.1364/OPEX.13.010846 . ISSN 1094-4087 . ПМИД 19503303 . S2CID 11428224 .
- ^ Маккарти, Аонгус; Крихель, Нильс Дж.; Геммелл, Натан Р.; Рен, Симин; Таннер, Майкл Г.; Доренбос, Сандер Н.; Цвиллер, Вэл; Хэдфилд, Роберт Х.; Буллер, Джеральд С. (2013). «Изображение глубины с высоким разрешением на километровом расстоянии посредством однофотонного обнаружения с длиной волны 1560 нм» . Оптика Экспресс . 21 (7): 8904–8915. Бибкод : 2013OExpr..21.8904M . дои : 10.1364/OE.21.008904 . ПМИД 23571981 .
- ^ Тейлор, Грегор Г.; Морозов Дмитрий; Геммелл, Натан Р.; Эротокриту, Клеантис; Мики, Сигэхито; Мики, Сигэхито; Тераи, Хиротака; Хэдфилд, Роберт Х. (23 декабря 2019 г.). «ЛИДАР для подсчета фотонов на длине волны 2,3 мкм со сверхпроводящими нанопроводами» . Оптика Экспресс . 27 (26): 38147–38158. дои : 10.1364/OE.27.038147 . ISSN 1094-4087 . ПМИД 31878586 . S2CID 209489291 .
- ^ Хэдфилд, Роберт Х.; Лич, Джонатан; Флеминг, Фиона; Пол, Дуглас Дж.; Тан, Чи Хинг; Нг, Джо Шиен; Хендерсон, Роберт К.; Буллер, Джеральд С. (2023). «Однофотонное обнаружение для визуализации и зондирования на больших расстояниях» . Оптика . 10 (9): 1124. Бибкод : 2023Optic..10.1124H . дои : 10.1364/optica.488853 . hdl : 20.500.11820/4d60bb02-3c2c-4f86-a737-f985cb8613d8 . Проверено 29 августа 2023 г.
- ^ Райтмайер, Г.; Канибер, М.; Флассиг, Ф.; Лихтманнекер, С.; Мюллер, К.; Андрей А.; Вучкович Ю.; Гросс, Р.; Финли, Джей-Джей (2015). «Встроенная генерация, маршрутизация и обнаружение резонансной флуоресценции». Нано-буквы . 15 (8): 5208–5213. arXiv : 1408.2275 . Бибкод : 2015NanoL..15.5208R . дои : 10.1021/acs.nanolett.5b01444 . ПМИД 26102603 . S2CID 15612865 .
- ^ Сильверстоун, JW; Бонно, Д.; Охира, К.; Сузуки, Н.; Ёсида, Х.; Иидзука, Н.; Эзаки, М.; Натараджан, СМ; Таннер, МГ; Хэдфилд, Р.Х.; Цвиллер, В. (февраль 2014 г.). «Внутрикристальная квантовая интерференция между кремниевыми источниками пар фотонов» . Природная фотоника . 8 (2): 104–108. arXiv : 1304.1490 . Бибкод : 2014NaPho...8..104S . дои : 10.1038/nphoton.2013.339 . ISSN 1749-4893 . S2CID 21739609 .
- ^ Шейнлайн, Джеффри М.; Бакли, Соня М.; Маккоган, Адам Н.; Чайлз, Джеффри Т.; Джафари Салим, Амир; Кастельянос-Бельтран, Мануэль; Доннелли, Кристин А.; Шнайдер, Майкл Л.; Мирин, Ричард П.; Нам, Сэ У (25 июля 2019 г.). «Сверхпроводящие оптоэлектронные петлевые нейроны» . Журнал прикладной физики . 126 (4): 044902. Бибкод : 2019JAP...126d4902S . дои : 10.1063/1.5096403 . ISSN 0021-8979 .
- ^ Касабури, Алессандро; Хэдфилд, Роберт Х. (октябрь 2022 г.). «Сверхпроводящие схемы, имитирующие мозг» . Природная электроника . 5 (10): 627–628. дои : 10.1038/s41928-022-00855-2 . ISSN 2520-1131 . S2CID 253002403 .
- ^ Таннер, Майкл Г.; Дайер, Шелли Д.; Бэк, Бурм; Хэдфилд, Роберт Х.; У Нам, Саэ (14 ноября 2011 г.). «Одномодовый волоконно-оптический распределенный рамановский датчик высокого разрешения для измерения абсолютной температуры с использованием сверхпроводящих однофотонных детекторов на нанопроволоке». Письма по прикладной физике . 99 (20): 201110. Бибкод : 2011ApPhL..99t1110T . дои : 10.1063/1.3656702 . ISSN 0003-6951 .
- ^ «Новости | Успешные испытания ракеты с ID Quantique фотонным рефлектометром» . Идентификатор Квантик . 28.10.2020 . Проверено 16 мая 2021 г.
- ^ Тодаро, СЛ; Верма, В.Б.; Маккормик, КК; Олкок, DTC; Мирин, Р.П.; Вайнленд, диджей; Нам, Юго-Запад; Уилсон, AC; Лейбфрид, Д.; Слихтер, Д.Х. (6 января 2021 г.). «Считывание состояния захваченного ионного кубита с помощью сверхпроводящего детектора фотонов со встроенной ловушкой» . Письма о физических отзывах . 126 (1): 010501. arXiv : 2008.00065 . Бибкод : 2021PhRvL.126a0501T . doi : 10.1103/PhysRevLett.126.010501 . ПМИД 33480763 . S2CID 220936640 .
- ^ Херес, Рейнир В.; Доренбос, Сандер Н.; Коэн, Бенни; Соломон, Гленн С.; Кувенховен, Лео П.; Цвиллер, Валерий (2010). «Встроенное обнаружение одиночного плазмона». Нано-буквы . 10 (2): 661–664. arXiv : 1001.2723 . Бибкод : 2010NanoL..10..661H . дои : 10.1021/nl903761t . ПМИД 20041700 . S2CID 20962227 .
- ^ Херес, Рейнир В.; Кувенховен, Лео П.; Цвиллер, Валерий (2013). «Квантовая интерференция в плазмонных цепях». Природные нанотехнологии . 8 (10): 719–722. arXiv : 1309.6942 . Бибкод : 2013NatNa...8..719H . дои : 10.1038/nnano.2013.150 . ПМИД 23934097 . S2CID 18196878 .
- ^ Ростишер, М.; Ладан, Франция; Маневаль, JP; Доренбос, С.Н.; Зийлстра, Т.; Клапвейк, ТМ; Цвиллер, В.; Лупашку, А.; Ног, Г. (2010). «Высокоэффективный сверхпроводящий детектор одиночных электронов на нанопроволоке» (PDF) . Письма по прикладной физике . 97 (18): 183106. Бибкод : 2010ApPhL..97r3106R . дои : 10.1063/1.3506692 . S2CID 123559525 .
- ^ Аззуз, Хатим; Доренбос, Сандер Н.; Де Врис, Даниэль; Уренья, Эстебан Бермудес; Цвиллер, Валерий (2012). «Эффективное обнаружение одиночных частиц с помощью сверхпроводящей нанопроволоки» . Достижения АИП . 2 (3): 032124. Бибкод : 2012AIPA....2c2124A . дои : 10.1063/1.4740074 .
- ^ Геммелл, Натан Р.; Маккарти, Аонгус; Лю, Баочан; Таннер, Майкл Г.; Доренбос, Сандер Д.; Цвиллер, Валерий; Паттерсон, Майкл С.; Буллер, Джеральд С.; Уилсон, Брайан С.; Хэдфилд, Роберт Х. (2013). «Обнаружение люминесценции синглетного кислорода с помощью сверхпроводящего однофотонного детектора на основе оптоволокна». Оптика Экспресс . 21 (4): 5005–5013. arXiv : 1302.6371 . Бибкод : 2013OExpr..21.5005G . дои : 10.1364/OE.21.005005 . ПМИД 23482033 . S2CID 33116480 .
- ^ Боросон, Дон М.; Бондюран, Рой С.; Скоццафава, Джозеф Дж. (2004). «Обзор возможностей высокоскоростной лазерной связи в дальнем космосе». В Мешерле, Г.С.; Янг, Синтия Ю ; Стриевски, Джон С. (ред.). Технологии лазерной связи в свободном космосе XVI . Том. 5338. с. 37. дои : 10.1117/12.543010 . S2CID 122154440 .
- ^ Дойч, Лесли Дж. (сентябрь 2020 г.). «На пути к оптической связи в дальнем космосе» . Природная астрономия . 4 (9): 907. Бибкод : 2020НатАс...4..907Д . дои : 10.1038/s41550-020-1193-1 . ISSN 2397-3366 . S2CID 225206152 .
- ^ Хохберг, Йонит; Чараев Илья; Нам, Саэ-Ву; Верма, Варун; Коланджело, Марко; Берггрен, Карл К. (10 октября 2019 г.). «Обнаружение темной материи с энергией менее ГэВ с помощью сверхпроводящих нанопроводов» . Письма о физических отзывах . 123 (15): 151802. arXiv : 1903.05101 . Бибкод : 2019PhRvL.123o1802H . doi : 10.1103/PhysRevLett.123.151802 . ПМИД 31702301 . S2CID 84840364 .
- ^ Уоллман, Эмма Э.; Верма, Варун Б.; Уолтер, Александр Б.; Чайлз, Джефф; Корж, Борис; Аллмарас, Джейсон П.; Чжай, Яо; Лита, Адриана Э.; Маккоган, Адам Н.; Шмидт, Эккехарт; Фраска, Симона (январь 2021 г.). «Последние достижения в технологии однофотонного детектора на основе сверхпроводящих нанопроволок для спектроскопии транзита экзопланет в среднем инфракрасном диапазоне» . Журнал астрономических телескопов, инструментов и систем . 7 (1): 011004. Бибкод : 2021JATIS...7a1004W . дои : 10.1117/1.JATIS.7.1.011004 . ISSN 2329-4124 . S2CID 232484010 .
- ^ Геммелл, Северная Каролина (сентябрь 2017 г.). «Миниатюрная 4К-платформа для сверхпроводящих инфракрасных детекторов счета фотонов» . Сверхпроводниковая наука и технология . 30 (11): 11ЛТ01. Бибкод : 2017SuScT..30kLT01G . дои : 10.1088/1361-6668/aa8ac7 .
- ^ Купер, Бернард Э; Хэдфилд, Роберт Х (28 июня 2022 г.). «Точка зрения: Компактная криогеника для сверхпроводящих детекторов фотонов» . Сверхпроводниковая наука и технология . 35 (8): 080501. Бибкод : 2022SuScT..35h0501C . дои : 10.1088/1361-6668/ac76e9 . ISSN 0953-2048 . S2CID 249534834 .