Abstract: Этап №1 (дата окончания: 30.09.2009)
Разработана методика изготовления сверхпроводниковых однофотонных детекторов (SSPD) с монокристаллической структурой пленки сверхмалой толщины. Изготовлены экспериментальные образцы сверхпроводниковых однофотонных детекторов (SSPD). Разработана методика пакетирования сверхпроводникового однофотонного детектора в оптический узел с одномодовым оптоволокном. Изготовлены экспериментальные образцы приемных модулей на основе однофотонных сверхпроводниковых детекторов из NbN-нанопленок.
Этап №2 (дата окончания: 28.10.2009)
Разработаны методы диагностики КМОП микросхем, гетероструктур и лазеров на квантовых точках и методика измерения мощности излучения полупроводниковых лазеров на квантовых точках с использованием сверхпроводниковых однофотонных детекторов (SSPD). Проведена технико-экономическая оценка рыночного потенциала полученных результатов.

Abstract: В гетероструктурах GaAs/AlGaAs впервые прямым методом измерена температурная зависимость вpемени энеpгетической pелаксации двумерного электронного газа te(T) в широком диапазоне температур Т=1,5 – 50 К в квазиравновесных условиях. Для измерений использовался высокочувствительный спектрометр миллиметрового диапазона волн с высоким временным разрешением, который позволял измерять релаксационные времена до 150 пс с погрешностью не более 20%. Верхний предел температуры определялся временным разрешением спектрометра. Исследования проводились на высококачественных образцах с поверхностной концентрацией носителей ns = 4,2 1011 см-2 и подвижностью m = 7 105 см2В-1с-1 (при Т = 4,2К). В квазиравновесных условиях из температурной зависимости tе определен предел подвижности при низких температурах (T<4.2 K), связанный с рассеянием на пьезоакустическом потенциале, получено время неупругой релаксации, связанное с рассеянием на деформационном потенциале (15 K25 K), получено характерное время испускания оптического фонона (tLO>4,5пс), которое существенно превышает время сронтанного излучения оптического фонона (примерно в 30 раз), что связано с большой ролью процессов перепоглащения фононов электронами.При низких температурах проведены измерения tе в условиях сильного разогрева. Полученные значения tе и зависимость tе от температуры электронов Те совпадают с tе(Т) в квазиравновесных условиях при Т=Те. Из полученных значений tе(Те) построена зависимость мощности энергетических потерь от Те, которая хорошо согласуется с литературными данными.Начаты измерения в магнитном поле, которые показывают переспективность использованного нами метода измерений как в области слабых магнитных полей при факторе заполнения >10, так и в области сильных магнитных полей при факторе заполнения >1-2.

Abstract: Изобретение относится к способам, позволяющим производить совмещение фотонных детекторов относительно оптического излучения. Способ прецизионного позиционирования чувствительного элемента фотонного детектора относительно амплитудно-модулированного оптического излучения включает смещение чувствительного элемента фотонного детектора постоянным током с последующей регистрацией электрического сигнала, возникающего на контактах детектора на частоте модуляции излучения. Полученный при этом сигнал используют как параметр, определяющий качество позиционирования. Обеспечивается повышение технико-эксплуатационных характеристик детектора.

Abstract: We have developed an ultrafast superconducting single-photon detector with negligible dark counting rate. The detector is based on an ultrathin, submicron-wide NbN meander-type stripe and can detect individual photons in the visible to near-infrared wavelength range at a rate of at least 10 Gb/s. The above counting rate allows us to implement the NbN device to unconditionally secret quantum key distRochester, New Yorkribution in a practical, high-speed system using real-time Vernam enciphering.

Abstract: Ultrafast, high quantum efficiency single photon detectors are among the most sought-after elements in modern quantum optics and quantum communication. High photon detection efficiency is essential for scalable measurement-based quantum computation, quantum key distribution, and loophole-free Bell experiments. However, imperfect modal matching and finite photon absorption rates have usually limited the maximum attainable detection efficiency of single photon detectors. Here we demonstrate a superconducting nanowire detector atop nanophotonic waveguides which allows us to drastically increase the absorption length for incoming photons. When operating the detectors close to the critical current we achieve high on-chip single photon detection efficiency up to 91% at telecom wavelengths, with uncertainty dictated by the variation of the waveguide photon flux. We also observe remarkably low dark count rates without significant compromise of detection efficiency. Furthermore, our detectors are fully embedded in a scalable silicon photonic circuit and provide ultrashort timing jitter of 18ps. Exploiting this high temporal resolution we demonstrate ballistic photon transport in silicon ring resonators. The direct implementation of such a detector with high quantum efficiency, high detection speed and low jitter time on chip overcomes a major barrier in integrated quantum photonics.