应用数字匹配滤波器改善超导串联纳米线探测器的光子数分辨能力
量子物理
2023-06-08 v1 应用物理
摘要
光子数分辨（PNR）是工作在量子与经典应用中的探测器的一项重要能力。尽管传统的超导纳米线单光子探测器（SNSPD）并非 PNR 探测器，但通过将纳米线排列为串联阵列并在空间上复用光子，此类串联 PNR-SNSPD 可获得准 PNR 能力。然而，其精度与最大可分辨光子数均受输出脉冲的信噪比（SNR）限制。在此，我们引入一种匹配滤波器，它是针对 SNSPD 脉冲在 SNR 意义上最优的滤波器。实验上，与使用室温放大器的传统读出相比，经匹配滤波器后相邻光子数探测的脉冲幅度间归一化间距最大增至 2.1 倍。结合低温放大器以进一步提升 SNR，该间距最大增至 5.3 倍。与低通滤波器相比，匹配滤波器在保持良好时序抖动的同时给出了更优的 SNR。实验上获得的最小时序抖动为 55 ps。我们的结果表明，匹配滤波器是改善串联 PNR-SNSPD 性能的有用工具，且最大可分辨光子数有望达到 65 甚至更大。
引用
@article{arxiv.2109.00660,
title = {Improve photon number discrimination for a superconducting series nanowire detector by applying a digital matched filter},
author = {Hao Hao and Qing-Yuan Zhao and Ling-Dong Kong and Shi Chen and Hui Wang and Yang-Hui Huang and Jia-Wei Guo and Wan Chao and Hao Liu and Xue-Cou Tu and La-Bao Zhang and Xiao-Qing Jia and Jian Chen and Lin Kang and Cong Li and Te Chen and Gui-Xing Cao and Pei-Heng Wu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.00660},
year = {2023}
}