Probing the Hotspot Interaction Length in NbN Nanowire Superconducting Single-Photon Detectors
我们测量的最大距离，在这两个吸收的光子可以联合触发检测事件在NbN纳米线超导单光子探测器（SSPD）微桥通过比较单光子和双光子效率的不同的总长度的桥梁，从0到400 nm。我们发现长度为$23 \pm 2$ nm。这个值是在良好的协议与准粒子云的大小在检测事件的时间。
2016-07-11 cond-mat.supr-con physics.optics quant-ph
Stable, high-performance operation of a fiber-coupled superconducting nanowire avalanche photon detector
提出了一种稳定、高性能的光纤耦合NbTiN超导纳米线雪崩光子探测器（SNAP）。我们演示了无后脉冲操作串联连接的两个SNAP（SC-2SNAP），即使在没有扼流圈电感器，实现了比标准SSPD快7.7倍的响应速度。SC-2SNAP器件在2.3K下工作时，系统探测效率达到81.0%，具有较宽的偏置电流裕度，暗计数率为6.8counts/s，半峰全宽定时抖动为68 ps。
2017-01-25 cond-mat.supr-con physics.ins-det quant-ph
Compactly packaged superconducting nanowire single-photon detector with an optical cavity for multichannel system
我们研制了用于多通道系统的超导纳米线单光子探测器（OC-SNSPD）。为了有效的耦合，设备被安装在紧凑的光纤耦合封装后，其基板厚度从400减少到45 $μ$ m。在不同衬底厚度下测量的检测效率（DE）测量和光学耦合效率的估计表明，~98%的输入光束可以从衬底后面辐射在15 × 15 $μm^2$纳米线区域上。观察到NbN OC-SNSPD系统在1550 nm和1310 nm处的DE分别为9.5%和25%（暗计数率：100 c/s）。
2010-02-28 cond-mat.supr-con physics.optics quant-ph
Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors for Quantum Information
超导纳米线单光子探测器（SNSPD）是一种基于单光子对库珀对断裂效应的量子极限超导光探测器，与同类探测器相比，具有更高的探测效率、更低的暗计数率、更高的计数率和更低的定时抖动。SNSPD在量子信息处理中有着广泛的应用，包括量子密钥分发和光量子计算。本文综述了量子信息对单光子探测器的要求，以及SNSPD的原理、关键指标、最新性能问题和其他相关问题。SNSPD在量子信息方面的代表性应用也将被涵盖。
2020-05-31 cond-mat.supr-con physics.ins-det quant-ph
High-detection efficiency and low-timing jitter with amorphous superconducting nanowire single-photon detectors
非晶材料超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的研究取得了很大的进展，具有优异的性能，对许多研究领域产生了重大影响。尽管SNSPD显示出有史以来最高的系统检测效率（SNR），但非晶材料通常会导致较低的临界电流，这会影响其抖动性能。将非常低的抖动和高抖动相结合仍然是一个挑战。在这里，我们报告了基于非晶MoSi的高效超导纳米线单光子探测器，结合系统抖动低至26 ps和在1550 nm处的80%的反射率。我们还报告了对抖动行为的详细观察，这暗示了固有的限制，并对SNSPD性能产生了实际影响。
2018-02-06 cond-mat.supr-con physics.ins-det quant-ph
Electro thermal simulation of superconducting nanowire avalanche photodetectors
建立了蓝宝石衬底上NbN超导纳米线雪崩光电探测器的电热模型。SNAP是由N根超导纳米线并联而成的单光子探测器。我们外推的物理常数的模型，从实验数据，我们模拟的设备电阻，温度和电流的时间演变，通过求解两个耦合的电和热微分方程描述的纳米线。该模型的预测与实验结果吻合较好。
2010-12-17 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Optimizing photon-number resolution with superconducting nanowire multi-photon detectors
本文回顾了SNSPDs实现本征光子数分辨的现状与实验技术，并提出一个基于SNSPDs的PNR可分辨性判据，以优化光子数分辨能力。
2025-05-14 quant-ph
New constraints on dark matter from superconducting nanowires
超导纳米线是一种最初为量子传感而开发的成熟技术，可以用作目标和传感器，用于搜索暗物质与电子的相互作用。在这里，我们报告了一个180小时的测量硅化钨超导纳米线设备的质量为4.3纳克。我们用它来放置新的约束暗物质-电子相互作用，包括最强的地球上的限制，迄今为止的次MeV（次eV）的暗物质，通过散射（吸收）过程与电子相互作用。
2022-12-20 cond-mat.supr-con hep-ex hep-ph
Superconducting nanowire single-photon detectors at a wavelength of 940 nm
我们开发的单光子探测器包括单模光纤耦合超导纳米线，在940 nm的波长具有高的系统检测效率。该探测器包括一个6.5 nm厚，110 nm宽的NbN纳米线曲折与分布式布拉格反射器，用于提高光学吸收率的Si基板上制造。实验结果表明，通过低填充因子（1/3）和有源区（Φ = 10 μm）的设计，系统的探测效率达到60%，暗计数率为10 Hz，恢复时间<12 ns，时间抖动约为50 ps。
2015-06-25 cond-mat.supr-con physics.optics quant-ph
Rabi oscillations in a superconducting nanowire circuit
研究了非简谐超导纳米线振荡器的电路量子电动力学。样品电路由一个电容并联纳米线的宽度约为20 nm和一个变化的长度高达350 nm，电容耦合到一个片上谐振器。通过施加微波脉冲，我们观察拉比振荡，测量相干时间和电路的非谐性。尽管非常紧凑的设计，简单的自上而下的制造和高度的无序的氧化（颗粒状）铝材料中使用，我们观察到的寿命在微秒范围内。
2020-03-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting nanowire single photon detection system for space applications
超导纳米线单光子探测器（SNSPD）在量子密钥分发、深空通信等多个前沿科学技术领域发挥着重要作用。然而，受限于现有的冷却技术，所有过去的实验演示都有地面应用。在这项工作中，我们展示了SNSPD系统使用的混合制冷机兼容的空间应用。在最低工作温度为2.8 K的情况下，该SNSPD系统呈现出超过50%的最大系统检测效率和48 ps的定时抖动，这为各种空间应用铺平了道路。
2017-11-28 cond-mat.supr-con physics.app-ph quant-ph
A Multi-Layer Three Dimensional Superconducting Nanowire Photon Detector
在这里，我们提出了一个新的设计范例超导纳米线单光子探测器，使用多层架构，将电引线下的纳米线。这允许非常大量的检测器元件（我们将类似于传统的CCD相机称之为像素）被放置在非常接近的位置。这导致比当前的单纳米线和多纳米线曲折线显著更好的光子数分辨率，同时保持类似的检测区域。我们讨论了像素的复位时间，以及如何修改设计以避免在极短的超导纳米线中看到的闩锁故障。这些优点使得多层超导数分辨光子探测器相对于长超导纳米线曲折的当前设计范例具有显著的优势。这样的优点在广泛的光子学应用中是期望的。
2012-02-07 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Effects of large induced superconducting gap on semiconductor Majorana nanowires
随着InAs纳米线和超导Al壳之间具有强超导体-半导体隧道耦合的极高质量外延界面的最近实现，可以探索半导体中邻近诱导超导性的新制度，其中诱导间隙的值可能与体Al间隙（大间隙）相似，具有可忽略的子间隙电导（硬间隙）。我们提出了几个实验相关的后果，这个大间隙强耦合制度的隧穿实验，我们评论的前景，这个制度的拓扑超导性。特别是，我们表明，具有较强的自旋-轨道耦合和大自旋g因子的半导体纳米线的优点可能都受到损害，在这种强耦合的限制，和稍微弱的界面隧穿可能是必要的，以实现最佳的接近超导的半导体纳米线。我们推导出一个最小的，通用的强耦合硬间隙制度获得良好的定性与实验一致的理论，并指出未来的发展方向，进一步朝着马约拉纳纳米线的混合超导体超导体结构。
2015-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Design of NbN superconducting nanowire single photon detectors with enhanced infrared photon detection efficiency
我们提出了一个优化的设计纳米线超导单光子探测器，使用最近发现的位置依赖的检测效率在这些设备。该知识允许通过改变穿过导线的场分布来优化曲折导线NbN检测器的设计。为了计算具有不同几何形状的探测器的响应，我们通过有限差分时域模拟使用来自纳米线的单调局部探测效率和光吸收分布。计算预测平均吸收和边缘效应之间的折衷，导致预测的最佳线宽对于1550 nm波长接近100 nm，对于600 nm波长下降到50 nm线宽。通过在超导纳米线的顶部上沉积硅纳米线，可以增强边缘处的吸收，这提高了曲折线结构的总吸收效率以及内部检测效率。
2017-06-14 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
16-Element Superconducting Nanowire Single-Photon Detector for Gigahertz Counting at 1550-nm
我们提出了一个线性阵列，16个元素，超导纳米线单光子探测器与83.4 $\%$系统检测效率在1550 nm和9.6 ns的平均每个元素的死时间，使计数在1千兆计数每秒与$>50\%$系统检测效率。该装置是在现有的可扩展的商业过程中设计和制造的。
2021-03-25 physics.ins-det quant-ph
Superconducting Nanowire Single Photon Detector on Diamond
在金刚石衬底上直接制备了超导纳米线单光子探测器（SNSPD），并对其光电特性进行了表征。在不同温度下测量1310nm和632nm光子的暗计数性能和光子计数率。报道了制备适合于薄膜超导层沉积和图形化的金刚石衬底表面的方法。使用这种方法，获得具有小于300 μ m RMS表面粗糙度的金刚石衬底。
2014-01-17 physics.optics quant-ph
Controlling a superconducting nanowire single-photon detector using tailored bright illumination
我们通过实验证明，超导纳米线单光子探测器可以通过明亮的照明来确定性地控制。我们发现，明亮的光可以暂时使大部分的纳米线长度正常导电，可以延长死区时间后，正常的光子检测，并可以导致一个热点形成的死区时间具有高度的非线性灵敏度。结果，虽然基于不同的物理，超导探测器原来是可控的，几乎相同的技术作为雪崩光电二极管探测器。如前所述，当在量子密钥分发系统中使用这种检测器时，这允许窃听者发起检测器控制攻击以捕获完整的秘密密钥，而不会被密钥中的许多错误所揭示。
2011-11-16 quant-ph
Single-photon detectors based on ultra-narrow superconducting nanowires
超导纳米线单光子探测器（SNSPD）在近红外波长下以出色的灵敏度和时间分辨率执行单光子计数。基于100 nm宽、4至5 nm厚的NbN纳米线的最新SNSPD容易受到收缩的影响，这显著限制了它们的产量。此外，它们的灵敏度在2 μm波长以上可以忽略不计，这使得它们不适合中红外应用。基于几十纳米宽纳米线的SNSPD有望有效地检测中红外光子，并在低偏置电流下工作，因此收缩对其性能的影响较小。在这项工作之前，基于窄于50 nm的纳米线的SNSPD尚未得到证实，因为：（1）SNSPD信号与纳米线宽度大致成比例，因此窄纳米线具有差的信噪比;以及（2）在这些长度尺度下的制造极具挑战性。在这封信中，我们报告了我们如何解决这些问题，并证明了单光子检测（20%的检测效率在1550 nm波长）与30和20 nm宽的纳米线探测器。
2011-02-09 quant-ph
Eight-fold signal amplification of a superconducting nanowire single-photon detector using a multiple-avalanche architecture
具有n个平行纳米线的超导纳米线雪崩单光子探测器（SNAP）优于单纳米线探测器，因为它们的输出信号幅度与n成线性比例。然而，SNAP架构尚未针对n > 4进行可行的论证。为了增加更大的信号放大的n，我们设计了一个多级，连续雪崩架构，使用纳米线，通过扼流圈电感连接在一个二叉树布局。我们展示了一个雪崩探测器与n = 8平行的纳米线，并实现了8倍的信号放大，与54 ps的定时抖动。
2014-08-05 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Superconducting series nanowire detector counting up to twelve photons
提出一种由十二个并联集成电阻的 NbN 纳米线元件串联构成的超导光子数分辨探测器，在电信波长实现 0–12 光子的十三级分辨，并表明其具备扩展动态范围的潜力。
2013-11-25 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Superconducting nanowire single-photon detector with ultralow dark count rate using cold optical filters
我们报道了一种具有超低暗计数率的超导纳米线单光子探测器（SSPD或SNSPD）的制作。通过在SSPD的输入端引入光学带通滤波器并在3 K下冷却滤波器，在低偏压下暗计数率降低到小于1/100。在1550 nm波长下，暗计数率为0.1cps，系统探测效率为5.6%。我们表明，量子密钥分发（QKD）超过300公里的光纤是可能的数值计算的基础上，假设差分相移QKD协议与我们的SSPD实现。
2013-07-03 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Understanding multiscale disorder in superconducting nanowire single photon detectors
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Single Quantum B.V.（单量子有限公司）
该研究通过结合多种测量技术，揭示了超导纳米线单光子探测器中多尺度无序的影响，提供了无序工程的多功能基础。
2026-01-30 quant-ph
Superconducting nanowire single-photon detectors: physics and applications
基于超导纳米线的单光子探测器（SSPD或SNSPD）已迅速成为一种非常有前途的红外波长光子计数技术。这些器件具有高效率、低暗计数和出色的时序分辨率。在这篇评论中，我们认为SNSPD的基本工作原理和设备的行为模型。我们给出了SNSPD器件设计的演变和已经实现的性能改进的概述。我们还评估了设备的局限性和噪声机制。本文综述了SNSPD的实际制冷技术和光耦合方案。最后，我们总结了有前途的应用领域，从量子密码学到遥感。我们的目标是捕捉一个新兴的超导探测器技术的成熟门槛的详细快照。
2012-04-25 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Photon-number resolving detector based on a series array of superconducting nanowires
本文介绍了超导光子数分辨探测器的实验演示。它基于N个超导纳米线的串联，每个纳米线并联连接到集成电阻器。该装置提供了一个单一的电压读数，与不同纳米线吸收的光子数成比例。用GaAs衬底上的NbN薄膜制成的四元件探测器，在探测n=1-4个光子时，观察到了清晰分离的输出能级，在1300 nm波长处，单光子系统量子效率为2.6%。串联纳米线结构是有前途的，鉴于其可扩展性，大光子数和高效率。
2012-03-25 physics.ins-det physics.optics quant-ph
A Near-Infrared 64-pixel Superconducting Nanowire Single Photon Detector Array with Integrated Multiplexed Readout
我们展示了一个64像素的超导纳米线单光子探测器的自由空间耦合阵列，在近红外范围内的高检测效率进行了优化。一个集成的，易于扩展的，多路复用读出方案被用来减少读出线的数量为16。低温，光学和电子封装读出阵列，以及表征测量进行了讨论。
2015-04-10 physics.ins-det quant-ph
NbTiN superconducting nanowire detectors for visible and telecom wavelengths single photon counting on Si3N4 photonic circuits
我们展示了铌钛氮化物超导纳米线图案化学计量氮化硅波导检测可见光和红外光子。在硅衬底上的绝缘体上使用氮化硅使我们能够同时实现可见光和红外线的光子电路，并将它们与纳米线检测器直接集成在芯片上。通过在该材料平台中实现行波检测器几何形状，我们实现了两种波长范围的高效单光子检测。我们的探测器是集成量子光学器件的理想选择，因为它们在宽带透明波导材料上提供了至关重要的功能。
2013-02-04 physics.optics quant-ph
UV-sensitive superconducting nanowire single photon detectors for integration in an ion trap
我们展示了超导纳米线单光子探测器，在315 nm的波长和3.2 K的工作温度下，系统探测效率为76 +/-4%，在饱和探测效率下，背景计数率低于每秒1个计数。我们建议将这些探测器集成到平面表面电极射频保罗陷阱中，用于捕获离子量子信息处理。我们在3.8 K下操作集成到测试离子阱结构中的检测器，有和没有典型的射频捕获电场。捕获场使系统检测效率降低9%，但不增加背景计数率。
2017-04-10 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
A countermeasure against bright-light attack on superconducting nanowire single-photon detector in quantum key distribution
提出了一种用于超导纳米线单光子探测器的主动防闩锁系统。我们实验测试它对强光攻击，以前用于妥协的安全性的量子密钥分发。虽然我们的系统检测连续致盲，检测器被证明是部分致盲和控制的特别定制的序列的明亮的脉冲。提出了改进措施。
2019-09-16 physics.app-ph physics.ins-det quant-ph
A four-pixel single-photon pulse-position camera fabricated from WSi superconducting nanowire single-photon detectors
我们展示了一个可扩展的读出方案的红外单光子脉冲位置相机组成的WSi超导纳米线单光子探测器（SNSPD）。对于NXN阵列，仅需要2XN导线来获得检测事件的位置。作为原理证明，我们展示了一个2 x 2数组的结果。
2013-11-14 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Afterpulsing and Instability in Superconducting Nanowire Avalanche Photodetectors
研究了基于30 nm宽纳米线的超导纳米线雪崩光电探测器的复位时间。我们研究了SNAP的复位时间对器件电感的依赖关系，发现SNAP相对于面积相同的SNSPD可以提供加速，但也有一些局限性：（1）减小SNAP的串联电感（雪崩形成所必需的）可能导致探测器在不稳定的状态下工作;（2）在最大化偏置电流裕度和最小化SNAP的复位时间之间存在折衷;以及（3）将SNAP的复位时间减少到低于约1 ns导致后脉冲。
2012-03-01 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Laser-lithographically written micron-wide superconducting nanowire single-photon detectors
我们展示了利用激光光刻技术在硅衬底上制作微米级硅化钨超导纳米线单光子探测器。我们显示饱和的内部检测效率与线宽度从0.59 $μ$ m到1.43 $μ$ m在1550 nm的照明下。我们展示了直线，以及曲折的结构。单光子灵敏度显示在长度达4 mm的设备中。激光光刻写入的器件允许大面积的快速和容易的结构化，同时对于大约1 $μ$ m的线宽保持饱和内部效率。
2021-12-15 physics.ins-det quant-ph
Single-channel electronic readout of a multipixel superconducting nanowire single photon detector
我们提出了一种时间超过阈值读出技术计数激活的像素从超导纳米线单光子探测器（SNSPD）阵列的数量。这种技术保持了单个像素的固有定时抖动，不会对低温恒温器施加额外的热负载，并保持了时间标记器的固有计数率。我们证明了一个四像素设备的原理操作。此外，我们表明，给定一些允许的误差阈值，可以可靠地读出的像素的数量与单个像素响应的固有信噪比成线性关系。
2019-11-12 physics.ins-det quant-ph
Quantum detector tomography of a high dynamic-range superconducting nanowire single-photon detector
我们演示和验证量子探测器断层扫描的超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的多路复用方案，允许测量高达71000个光子每输入脉冲。我们重建了该器件在低光子数区的正算子值测度（POVM），并使用提取的参数来显示跨越器件整个动态范围的POVM。我们通过寻找亮态的平均光子数来验证这一点。我们的工作表明，一个可靠的量子描述的大规模SNSPD设备是可能的，并应适用于其他复用配置。
2021-04-19 physics.ins-det quant-ph
Experimental investigation of the detection mechanism in WSi nanowire superconducting single photon detectors
利用量子探测器层析成像技术研究了WSi纳米线超导单光子探测器（SSPD）的探测机理。为此，我们制备了250 nm宽和250 nm长的WSi纳米线，并测量了其对波长范围为$λ$ = 900 nm至$λ$ = 1650 nm的光子的响应。层析测量表明，探测器的响应仅取决于总的激发能。此外，对于能量Et > 0.8eV，电流能量关系是线性的，类似于在NbN纳米线中观察到的，而对于低于0.8eV的总能量，电流-能量关系偏离线性行为。
2016-06-07 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Hard superconducting gap and diffusion-induced superconductors in Ge-Si nanowires
我们显示了一个硬诱导超导能隙的Ge-Si纳米线约瑟夫森晶体管的面内磁场的$250$ mT，一个重要的一步，创造和检测马约拉纳零模式在这个系统中。硬诱导间隙需要超导接触和半导体纳米线之间的高度均匀的隧穿异质界面。这是通过在$180$ $^\circ$ C下对器件进行退火来实现的，在此期间，铝相互扩散并取代纳米线的一部分中的锗。在Al旁边，我们发现了具有较低临界温度（$T_\mathrm{C}=0.9$ K）和较高临界场（$B_\mathrm{C}=0.9-1.2$ T）的超导体。因此，我们可以通过调节温度和磁场来选择性地将任一超导体切换到正常状态，并观察到即使当Al处于正常状态时，额外的超导体也会在纳米线的半导体部分中感应出邻近超导电流。在另一种器件中，Al的扩散使纳米线完全金属化，发现了具有高得多的临界温度（$T_\mathrm{C}=2.9$ K）和临界场（$B_\mathrm{C}=3.4$ T）的超导体。纳米线内的小尺寸的扩散诱导超导体对于在任意方向上需要高磁场的应用可能是特别感兴趣的。
2019-12-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors and effect of accumulation and unsteady releases of excess energy in materials
通用容错量子计算机有望彻底改变计算，但目前受到其组成超导量子比特的过度噪声的限制。确定这种过量噪声的主要来源将有助于更清楚地了解如何在未来的超导系统中减轻它。超导纳米线单光子探测器（SNSPD）是似乎不会受到这种影响的设备，并具有极低的暗计数背景。我们建议使用SNSPD作为低本底实验室来研究超导系统中的噪声积累过程，目的是解释和减轻相关量子信息系统中的噪声。通过这些研究，我们还旨在将SNSPD的敏感波长提高到目前的10微米以上，这将为暗物质探测、生物学、空间科学和量子传感开辟新的领域。
2022-04-05 astro-ph.IM physics.ins-det quant-ph
Integrated superconducting nanowire single-photon detectors on titanium in-diffused lithium niobate waveguides
我们展示了非晶硅化钨超导纳米线单光子探测器在钛内扩散锂离子波导上的集成。我们展示了使用两个正交偏振方向的双向波导耦合的1550nm波长的渐逝耦合光子的原理验证检测。我们调查的内部检测效率，以及使用耦合独立的表征测量检测器的吸收。此外，我们描述的策略，以提高这些设备的产量和效率。
2021-04-26 physics.ins-det physics.optics quant-ph
High-speed detection of 1550 nm single photons with superconducting nanowire detectors
超导纳米线单光子探测器具有效率高、时间抖动小、暗计数低等优点，是量子信息和科学研究的关键技术。在这项工作中，我们提出了一个探测器的单个1550 nm的光子高达78%的检测效率，低于50 ps的半高宽，158计数/秒的暗计数率的定时抖动-以及世界领先的最大计数率为1.5千兆计数/秒在3 dB的压缩。PEACOQ探测器（用于计数光量子的性能增强阵列）包括跨越光纤模式的32根直的超导氮化铌纳米线的线性阵列。该设计支持高计数率，同时对检测效率和定时抖动的影响最小。我们展示了如何通过实现每个纳米线的独立读出和通过使用时间行走校正技术来减少计数率相关的定时抖动来减轻这些权衡。这些探测器使量子通信在10 GHz时钟上变得实用。
2022-10-21 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Reducing $g^{(2)}(0)$ of a parametric down-conversion source via photon-number resolution with superconducting nanowire detectors
多光子贡献对实现基于非线性过程的预示单光子源（HSPS）提出了重大挑战。在这项工作中，我们通过利用商用超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的光子数分辨（PNR）能力来提高以这种方式产生的单光子的质量。我们报告了强度关联函数$g^{(2)}(0)$的$13 \pm 0.4 \%$降低，即使在光子源中的收集效率仅为$29.6\%$。我们的工作演示了SNSPD的PNR能力的第一个应用程序，并显示了HSPS的质量与广泛可用的技术的改进。
2021-11-30 physics.ins-det physics.optics quant-ph
