2011 |
|
|
Sprengers JP, Gaggero A, Sahin D, Nejad SJ, Mattioli F, Leoni R, et al. Waveguide single-photon detectors for integrated quantum photonic circuits. In: arXiv. Vol 1108.5107.; 2011. p. 1–11.
Abstract: The generation, manipulation and detection of quantum bits (qubits) encoded on single photons is at the heart of quantum communication and optical quantum information processing. The combination of single-photon sources, passive optical circuits and single-photon detectors enables quantum repeaters and qubit amplifiers, and also forms the basis of all-optical quantum gates and of linear-optics quantum computing. However, the monolithic integration of sources, waveguides and detectors on the same chip, as needed for scaling to meaningful number of qubits, is very challenging, and previous work on quantum photonic circuits has used external sources and detectors. Here we propose an approach to a fully-integrated quantum photonic circuit on a semiconductor chip, and demonstrate a key component of such circuit, a waveguide single-photon detector. Our detectors, based on superconducting nanowires on GaAs ridge waveguides, provide high efficiency (20%) at telecom wavelengths, high timing accuracy (60 ps), response time in the ns range, and are fully compatible with the integration of single-photon sources, passive networks and modulators.
|
|
|
|
Wiechers C, Lydersen L, Wittmann C, Elser D, Skaar J, Marquardt C, et al. After-gate attack on a quantum cryptosystem. New J. Phys.. 2011;13(1):14.
Abstract: We present a method to control the detection events in quantum key distribution systems that use gated single-photon detectors. We employ bright pulses as faked states, timed to arrive at the avalanche photodiodes outside the activation time. The attack can remain unnoticed, since the faked states do not increase the error rate per se. This allows for an intercept-resend attack, where an eavesdropper transfers her detection events to the legitimate receiver without causing any errors. As a side effect, afterpulses, originating from accumulated charge carriers in the detectors, increase the error rate. We have experimentally tested detectors of the system id3110 (Clavis2) from ID Quantique. We identify the parameter regime in which the attack is feasible despite the side effect. Furthermore, we outline how simple modifications in the implementation can make the device immune to this attack.
|
|
|
|
Манова НН, Корнеева ЮП, Корнеев АА, Слыш В, Воронов БМ, Гольцман ГН. Сверхпроводниковый NbN однофотонный детектор, интегрированный с четвертьволновым резонатором. ПЖТФ. 2011;37(10):7.
Abstract: Исследована спектральная зависимость квантовой эффективности сверхпроводниковых NbN однофотонных детекторов, интегрированных с оптическими четвертьволновыми резонаторами с использованием диэлектриков Si3N4, SiO2, SiO.
|
|
|
|
Пентин ИВ, Смирнов КВ, Вахтомин ЮБ, Смирнов АВ, Ожегов РВ, Дивочий АВ, et al. Быстродействующий терагерцевый приемник и инфракрасный счетчик одиночных фотонов на эффекте разогрева электронов в сверхпроводниковых тонкопленочных наноструктурах. Труды МФТИ. 2011;3(2):38–42.
Abstract: Представлены результаты создания приемных систем терагерцевого диапазона (0.3-70 ТГц), обладающих рекордным быстродействием (50 пс) и высокой чувствительностью (до 5x 10^(-14) Вт/Гц^(1/2)), а также однофотонных приемных систем ближнего инфракрасного диапазона с квантовой эффективностью 25 %, уровнем темнового счета 10-1c., максимальной скоростью счета ~ 100 МГц и временным разрешением до 50 пс.
|
|
|
|
Флоря ИН, Корнеева ЮП, Корнеев АА, Гольцман ГН. Сверхпроводниковый однофотонный детектор для среднего инфракрасного диапазона на основе узких параллельных полосок. Труды МФТИ. 2011;3(2):14–7.
Abstract: Мы рассматриваем ультрабыстрый сверхпроводниковый однофотонный детектор (SSPD). SSPD представляет собой тонкопленочную наноструктуру — очень узкую и длинную полоску сверхпроводника, изогнутую в виде меандра, изготовленную из пленки NbN толщиной 4 нм, нанесенной на сапфировую подложку. SSPD хорошо сопрягается с оптоволокном и легко может быть интегрирован в полностью готовую для работы приемную систему. В стремлении продвинуться в средний ИК диапозон нам удалось разработать SSPD в виде параллельно соединенных полосок с шириной полоски всего 50 нм и сохранить при этом сверхпроводящие свойства. Эти детекторы показывают более чем на порядок большую чувствительность на длине волны 3;5 мкм, чем SSPD в виде меандра. Полученные результаты открывают путь к эффективным детекторам среднего ИК-диапазона, обладающим скоростью счета свыше 1 ГГц.
|
|
|
|
Чулкова ГМ, Семенов АВ, Корнеев АА, Кардакова АИ, Аверьев НВ, Ан ПП, et al. Спектральная чувствительность сверхпроводникового однофотонного детектора. Ж радиоэлектрон. 2011;11:5.
Abstract: We consider quantum efficiency dependence on photons' energy from hot spot model. Direction of quasiparticles diffusion drive across superconductive film. The maximal quantum efficiency is proportional to a probability of photon absorption. The spectral sensitivity of superconductive single photon detector does not have clearly expressed red limit. Changing regimes of work depends on a wavelength we can get high values of quantum efficiency in visible and infrared range which will be specified by the quality of fabrication of detectors and their consistency with the radiation.
Key words: superconducting single-photon detector, SSPD, quantum efficiency, spectral sensitivity.
В статье представлена зависимость квантовой эффективности от энергии фотона в рамках модели горячего пятна. Диффузия квазичастиц происходит в основном перпендикулярно направлению тока в областях с максимальной плотностью тока. Максимальная квантовая эффективность детектора пропорциональна вероятности поглощения фотона. Несмотря на квантовый характер работы сверхпроводникового однофотонного детектора, он не имеет четко выраженной красной границы. Изменяя режим работы в зависимости от длины волны можно в видимом и инфракрасном диапазонах получать высокие значения квантовой эффективности, которые будут определяться лишь качеством изготовления детекторов и степенью их согласования с излучением.
|
|
|
|
Чулкова ГМ, Семёнов АВ, Дивочий АВ, Тархов МА. Сверхпроводниковый однофотонный детектор с разрешением числа фотонов для систем дальней телекоммуникационной связи. Ж радиоэлектрон. 2011;(12):1–6.
Abstract: Рассмотрена возможность применения сверхпроводникового однофотонного детектора, разрешающего число фотонов, в качестве датчика приёмных модулей телекоммуникационных линий. Показано, что для достижения доли ошибочных битов на уровне 10-11 достаточно на два порядка меньшей мощности в оптическом импульсе, чем при использовании существующих приёмных модулей.
|
|
2010 |
|
|
Annunziata AJ, Quaranta O, Santavicca DF, Casaburi A, Frunzio L, Ejrnaes M, et al. Reset dynamics and latching in niobium superconducting nanowire single-photon detectors. J. Appl. Phys.. 2010;108(8):7.
Abstract: We study the reset dynamics of niobium (Nb) superconducting nanowire single-photon detectors (SNSPDs) using experimental measurements and numerical simulations. The numerical simulations of the detection dynamics agree well with experimental measurements, using independently determined parameters in the simulations. We find that if the photon-induced hotspot cools too slowly, the device will latch into a dc resistive state. To avoid latching, the time for the hotspot to cool must be short compared to the inductive time constant that governs the resetting of the current in the device after hotspot formation. From simulations of the energy relaxation process, we find that the hotspot cooling time is determined primarily by the temperature-dependent electron-phonon inelastic time. Latching prevents reset and precludes subsequent photon detection. Fast resetting to the superconducting state is, therefore, essential, and we demonstrate experimentally how this is achieved. We compare our results to studies of reset and latching in niobium nitride SNSPDs.
|
|
|
|
Elvira D, Michon A, Fain B, Patriarche G, Beaudoin G, Robert-Philip I, et al. Time-resolved spectroscopy of InAsP/InP(001) quantum dots emitting near 2 μm. Appl Phys Lett. 2010;97(13):131907 (1 to 3).
Abstract: By using superconducting single photon detectors, we perform time-resolved characterization of a small ensemble of InAsP/InP quantum dots grown by metal organic vapor phase epitaxy, emitting at wavelengths between 1.6 and 2.2 μm. We demonstrate that alloying phosphorus with InAs allows to shift the emission wavelength toward higher wavelengths, while keeping the high optical quality of these quantum dots at room temperature, with no decrease in their radiative lifetime. This work was partially supported by Russian Ministry of Science and Education: Federal State Program “Scientific and Educational Cadres of Innovative” state Contract Nos. 02.740.0228, 14.740.11.0343, 14.740.11.0269, and P931, and RFBR Project No. 09-02-12364.
|
|
|
|
Gaggero A, Nejad SJ, Marsili F, Mattioli F, Leoni R, Bitauld D, et al. Nanowire superconducting single-photon detectors on GaAs for integrated quantum photonic applications. Appl Phys Lett. 2010;97(15):3.
Abstract: We demonstrate efficient nanowire superconducting single photon detectors (SSPDs) based on NbN thin films grown on GaAs. NbN films ranging from 3 to 5 nm in thickness have been deposited by dc magnetron sputtering on GaAs substrates at 350 °C. These films show superconducting properties comparable to similar films grown on sapphire and MgO. In order to demonstrate the potential for monolithic integration, SSPDs were fabricated and measured on GaAs/AlAs Bragg mirrors, showing a clear cavity enhancement, with a peak quantum efficiency of 18.3% at λ = 1300 nm and T = 4.2 K.
|
|
