超导纳米线在两种探测模式下的运行：KID 与 SPD

我们展示了一种可作为两种探测模式运行的超导纳米线：i) 作为动力学电感探测器（KID）或 ii) 作为单光子探测器（SPD）。两条为单光子探测器（SNSPD）开发的超导纳米线作为电感（L）元件嵌入与微波传输线耦合的谐振电感/电容（LC）电路中。电容器为低损耗商用芯片电容，将谐振器的内部品质因数限制为约 $Q_i = 170$。谐振器品质因数 $Q_r \simeq 23$ 主要由与馈线的耦合决定，并将探测带宽限制为约 1MHz 量级。当以 KID 模式运行时，探测器以 45.85 和 91.81MHz 的谐振频率用音调进行交流偏置。在低偏置标准 KID 模式下，单个光子产生一个热斑，不会使整段线变为正常态，仅增加动力学电感。在高偏置临界 KID 模式下，光子事件使一段线变为正常态，谐振被破坏直至正常区域耗散。当以盖革模式中的 SPD 运行时，谐振器通过低温偏置三通进行直流偏置，每个光子产生一个尖锐的电压阶跃，随后出现探测器谐振频率处的振铃信号，该信号由包络检波器转换为标准脉冲。我们表明，由于交流偏置下靠近临界电流的时间占比较小，临界 KID 模式中的交流偏置在灵敏度上劣于直流偏置 SPD 模式所达到的灵敏度。