具有集成阻抗匹配渐变线的超导纳米线单光子探测器

超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的常规读出将输出电压上限限定为偏置电流与负载阻抗的乘积，即 $I_\mathrm{B}\times Z_\mathrm{load}$，其中在标准射频电子学中 $Z_\mathrm{load}$ 限于 50 $\Omega$。本文通过使用集成超导传输线渐变线将 50 $\Omega$ 负载与 SNSPD 接口，打破了这一限制。该渐变线是一种变压器，可在不发生锁存的情况下以高阻抗有效地负载 SNSPD。它增大了探测器输出的幅值，同时保留了快速上升沿。使用起始宽度为 500 nm 的渐变线，我们在实验中观测到脉冲幅值提高 3.6$\times$、转换速率加快 3.7$\times$、时序抖动减小 25.1 ps。结果与我们的数值模拟相符，该模拟同时包含了 SNSPD 中的热斑动力学与传输线渐变线中的分布特性。此处研究的渐变线或可成为将高阻抗超导纳米线器件与常规低阻抗电路接口的有用工具。