Смирнов, К. В., Вахтомин, Ю. Б., Смирнов, А. В., Ожегов, Р. В., Пентин, И. В., Дивочий, А. В., et al. (2010). Приемники терагерцового и инфракрасного диапазонов, основанные на тонкопленочных сверхпроводниковых наноструктурах. Вестник НГУ. Серия: Физика, 5(4).
Abstract: В работе представлены результаты разработки и создания чувствительных и ультрабыстрых приемников, основанных на тонкопленочных сверхпроводниковых наноструктурах: болометрах на эффекте электронного разогрева (HEB – hot-electron bolometer) и детекторах одиночных фотонов видимого и инфракрасного диапазонов волн (SSPD – superconducting singe-photon detector). Представлены основные принципы работы сверхпроводниковых устройств, технология создания и конструкционные особенности приемников, их основные типы и характеристики. Достигнутые рекордные значения параметров приемных систем позволяют использовать созданные приборы при решении различных научно-исследовательских задач в ближнем, среднем и дальнем ИК диапазонах волн.
This work presents the results of the development and fabrication of sensitive and ultrafast detectorsbased on thin film superconducting nanostructures: hot-electron bolometers (HEBs) and visible and infrared superconducting singe photon detectors (SSPDs). The main operational principles of the superconducting devices are presentedas well as the technology of fabrication of the detectors and their main types and parameters. The achieved record parameters of the detectors allow application of the fabricated devices to solution of various research problems in the near, middle and far IR ranges.
|
Takemoto, K., Nambu, Y., Miyazawa, T., Sakuma, Y., Yamamoto, T., Yorozu, S., et al. (2015). Quantum key distribution over 120 km using ultrahigh purity single-photon source and superconducting single-photon detectors. Sci. Rep., 5, 14383.
Abstract: Advances in single-photon sources (SPSs) and single-photon detectors (SPDs) promise unique applications in the field of quantum information technology. In this paper, we report long-distance quantum key distribution (QKD) by using state-of-the-art devices: a quantum-dot SPS (QD SPS) emitting a photon in the telecom band of 1.5 μm and a superconducting nanowire SPD (SNSPD). At the distance of 100 km, we obtained the maximal secure key rate of 27.6 bps without using decoy states, which is at least threefold larger than the rate obtained in the previously reported 50-km-long QKD experiment. We also succeeded in transmitting secure keys at the rate of 0.307 bps over 120 km. This is the longest QKD distance yet reported by using known true SPSs. The ultralow multiphoton emissions of our SPS and ultralow dark count of the SNSPD contributed to this result. The experimental results demonstrate the potential applicability of QD SPSs to practical telecom QKD networks.
|
Флоря, И. Н., Корнеева, Ю. П., Корнеев, А. А., & Гольцман, Г. Н. (2011). Сверхпроводниковый однофотонный детектор для среднего инфракрасного диапазона на основе узких параллельных полосок. Труды МФТИ, 3(2), 14–17.
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.
|
Пентин, И. В., Смирнов, К. В., Вахтомин, Ю. Б., Смирнов, А. В., Ожегов, Р. В., Дивочий, А. В., et al. (2011). Быстродействующий терагерцевый приемник и инфракрасный счетчик одиночных фотонов на эффекте разогрева электронов в сверхпроводниковых тонкопленочных наноструктурах. Труды МФТИ, 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.
|
Pernice, W. H. P., Schuck, C., Minaeva, O., Li, M., Goltsman, G. N., Sergienko, A. V., et al. (2012). High-speed and high-efficiency travelling wave single-photon detectors embedded in nanophotonic circuits. Nat. Commun., 3, 1325 (1 to 10).
Abstract: Ultrafast, high-efficiency single-photon detectors are among the most sought-after elements in modern quantum optics and quantum communication. However, imperfect modal matching and finite photon absorption rates have usually limited their maximum attainable detection efficiency. Here we demonstrate superconducting nanowire detectors atop nanophotonic waveguides, which enable a drastic increase of the absorption length for incoming photons. This allows us to achieve high on-chip single-photon detection efficiency up to 91% at telecom wavelengths, repeatable across several fabricated chips. We also observe remarkably low dark count rates without significant compromise of the on-chip detection efficiency. The detectors are fully embedded in scalable silicon photonic circuits and provide ultrashort timing jitter of 18 ps. Exploiting this high temporal resolution, we demonstrate ballistic photon transport in silicon ring resonators. Our direct implementation of a high-performance single-photon detector on chip overcomes a major barrier in integrated quantum photonics.
|
