I ett nyligen steg framåt för kvantberäkningar och optisk teknologi har forskare upptäckt en viktig aspekt av fotondetektion. Supraledande nanotrådsdetektorer med enkelfoton (SNPD), centrala i kvantkommunikation och avancerade optiska system, har länge hindrats av ett fenomen som kallas intrinsic dark counts (iDCs). Dessa falska signaler, som inträffar utan någon riktig fotonutlösare, påverkar avsevärt noggrannheten och tillförlitligheten hos dessa detektorer.
Att förstå och mildra iDC:er är avgörande för att förbättra prestandan hos SNSPD:er, som är integrerade i ett brett spektrum av applikationer, från säker kommunikation till känsliga astronomiska observationer.
Ett team ledd av Prof. Lixing You och Prof. Hao Li från Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology (SIMIT), Chinese Academy of Sciences (CAS) använde en ny differentiell avläsningsmetod för att undersöka den rumsliga fördelningen av iDC:er i SNSPD:er med och utan konstgjorda geometriska förträngningar. Detta tillvägagångssätt möjliggjorde en exakt karakterisering av iDCs rumsliga ursprung, vilket avslöjade den betydande inverkan av mycket små geometriska förträngningar i detektorerna.
Studien avslöjade att iDC:erna i SNSPD:er huvudsakligen orsakas av ett fåtal specifika geometriska förträngningar, oavsett enhetens totala storlek. Resultaten tyder på att det kan vara möjligt att avsevärt minska förekomsten av iDC genom att rikta in och modifiera dessa begränsningar. Studien är publicerad i tidskriften Superconductivity .
Detta genombrott har djupgående konsekvenser för framtiden för kvantteknologi och optiska system. Genom att mildra problemet med mörkertal kan noggrannheten och tillförlitligheten för fotondetektion förbättras avsevärt, vilket banar väg för framsteg inom säker kvantkommunikation och ökad känslighet i astronomiska observationer.
Mer information: Xingyu Zhang et al, Geometriskt ursprung för inneboende mörkertal i supraledande nanotrådsdetektorer med en foton, Superledning (2022). DOI:10.1016/j.supcon.2022.100006
Tillhandahålls av Shanghai Jiao Tong University Journal Center
