用于850-950纳米波长的高性能光子数分辨探测器
量子物理
2024-01-17 v1
摘要
自2001年首次演示以来，超导纳米线单光子探测器（SNSPDs）经历了二十年的巨大发展。SNSPDs是大多数现代量子光学实验中的首选探测器，并正逐渐进入其他光子匮乏的光学领域。然而，直到现在，在几乎所有实验中，SNSPDs都被用作二进制探测器，这意味着它们只能区分0个和超过1个光子，光子数信息丢失。最近的研究工作已经证明了能够计数2到5个光子的光子数分辨（PNR）SNSPDs的原理验证。光子数分辨能力在多种量子光学实验中需求很高，包括HOM干涉、光子量子计算、量子通信和非高斯量子态制备。特别是，由于高质量半导体量子点和基于铯的高性能量子存储器的可用性，850至950纳米波长范围内的PNR探测器备受关注。在本文中，我们展示了基于NbTiN的SNSPDs，其系统探测效率超过94%，单光子时间抖动低于11 ps，双光子时间抖动低于7 ps。更重要的是，我们的探测器使用传统的低温电子读出电路能够分辨多达7个光子。通过理论分析，我们表明通过提高读出电路的信噪比和带宽，当前探测器的PNR性能仍可进一步提升。我们的结果对光学量子计算和量子通信的未来充满希望。
引用
@article{arxiv.2401.07265,
title = {High-Performance Photon Number Resolving Detectors for 850-950 nm wavelengths},
author = {J. W. N. Los and Mariia Sidorova and B. L. Rodriguez and Patrick Qualm and J. Chang and S. Steinhauer and V. Zwiller and I. Esmaeil Zadeh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.07265},
year = {2024}
}