Jitter in photon-number-resolved detection by superconducting nanowires
本研究分析SNSPD多光子吸收物理，建立融合热点形成、本征抖动与电阻畴热电动力学的三参数响应模型，精确解释商用器件的到达时间直方图，服务于低抖动光子数分辨探测与LIDAR应用。
2025-03-21 cond-mat.supr-con physics.ins-det quant-ph
Few-photon imaging at 1550 nm using a low-timing-jitter superconducting nanowire single-photon detector
本文提出基于低抖动超导纳米线单光子探测器的1550 nm激光深度成像系统，通过亚皮秒时间箱直接计数实现毫米级分辨率三维重建，无需复杂拟合算法且优于传统高斯拟合方法。
2015-06-25 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
High-efficiency WSi superconducting nanowire single-photon detectors operating at 2.5 K
我们研究了WSi超导纳米线单光子探测器（SNSPD）在2.5 K下的工作情况，该温度是超导转变温度（TC）3.4 K的70%。我们证明了饱和的系统检测效率在78 ± 2%，抖动为191 ps。我们发现，在2.5 K的抖动是有限的读出的噪声，并可以通过使用低温放大器得到改善。SNSPD在非常接近TC的温度下以高效率操作似乎是非晶WSi的独特性质。
2014-06-06 cond-mat.supr-con physics.optics
Scalable readout interface for superconducting nanowire single-photon detectors using AQFP and RSFQ logic families
我们提出了一个可扩展的超导纳米线单光子探测器（SSPD）阵列的读出接口，我们称之为AQFP/RSFQ接口。该接口由绝热量子通量参量（AQFP）和快速单通量量子（RSFQ）逻辑系列组成。AQFP部分通过单根电缆读出SSPD阵列的空间信息，RSFQ部分通过单根电缆读出时间信息。由于RSFQ部分的操作中的低定时抖动，混合接口具有高时间分辨率。此外，由于AQFP器件工作时的电源电流较低，混合接口实现了高电路可扩展性。因此，混合接口适合于处理多像素SSPD阵列。我们演示了一个四像素的SSPD阵列使用的混合接口作为概念证明。测试结果表明，该混合接口能够以较低的误码率和较低的时序抖动读出所有像素。
2020-05-08 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Self-Heating Hotspots in Superconducting Nanowires Cooled by Phonon Black-Body Radiation
控制热传输对于从相变存储器到下一代电子产品的一系列设备和技术都很重要。这在纳米级器件中尤其如此，在纳米级器件中，热传输受到表面和维度变化的影响而改变。在超导纳米线单光子探测器中，纳米线和其制造的衬底之间的热边界电导（TBC）影响了使这些探测器具有应用吸引力的大多数性能指标。这包括最大计数率、延迟、抖动和量子效率。尽管它的重要性，TBC在超导纳米线器件的研究还没有系统地完成，主要是由于缺乏一个简单的表征方法。在这里，我们表明，简单的电气测量可以用来估计纳米线和基板之间的TBC，这些测量匹配各种基板的声学失配理论。数值模拟使我们能够完善我们的理解，然而，开放的问题仍然存在。这项工作应该使超导纳米线电子和低温探测器的热工程，以提高器件性能。
2021-04-10 cond-mat.supr-con
Characterizing and modeling the influence of geometry on the performance of superconducting nanowire cryotrons
本研究表征了超导纳米线低温晶体管的关键性能指标并开发电热模型，发现器件几何结构对性能影响显著，在氮化铌上制造的器件实现了高增益、低能耗和低抖动，展示了其作为低温集成电路逻辑元件的潜力。
2024-09-25 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Travelling-wave single-photon detectors integrated with diamond photonic circuits - operation at visible and telecom wavelengths with a timing jitter down to 23 ps
我们报道了集成多晶金刚石光子电路的行波超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的设计、制备和测量。我们分析了它们在1600 nm和765 nm附近的近红外波长范围内的性能。近红外探测对于与电信基础设施的兼容性是重要的，而在可见光波长范围内的操作对于与金刚石中的硅空位中心的发射线的兼容性是相关的，金刚石中的硅空位中心可以用作有效的单光子源。我们的探测器具有高临界电流（高达31 μA）和高效率（在765 nm时高达74%）、噪声等效功率（在765 nm时低至4.4*10^-19 W/（Hz^1/2））和定时抖动（低至23 ps）方面的高性能。
2016-03-07 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Frequency-Multiplexed bias and readout of a 16-pixel Superconducting Nanowire Single-Photon Detector Array
我们展示了一个16像素阵列的射频超导纳米线单光子探测器与集成和可扩展的频分复用架构，减少了所需的偏置和读出线到一个单一的微波馈线。讨论了嵌入在谐振电路中的光子敏感纳米线的电学行为，以及单个探测器的光学性能和定时抖动。除了单像素测量，我们还演示了16像素阵列的时间，空间和光子数分辨率的操作。
2017-04-28 cond-mat.supr-con physics.ins-det
AlN-buffered superconducting NbN nanowire single-photon detector on GaAs
研究了AlN作为GaAs衬底上NbN超导纳米线单光子探测器缓冲层的适用性。在带有AlN缓冲层的GaAs衬底上沉积的厚度为3.3 nm ~ 20 nm的NbN薄膜，与裸衬底上沉积的NbN薄膜相比，具有更高的临界温度、临界电流密度和更低的剩余电阻率。不幸的是，NbN膜到衬底的热耦合减弱。在缓冲衬底上由4.9nm厚的NbN膜制成的SNSPD（与由裸GaAs上的NbN膜制成的检测器相比）在900 nm下在90%的临界电流下测量时显示出低三个数量级的暗计数率和高约十倍的检测效率。缓冲衬底上SNSPD的系统定时抖动为72 ps，比裸衬底上的SNSPD的系统定时抖动低36 ps。然而，NbN纳米线到缓冲衬底的较弱的热耦合导致在偏置电流> 0.97IC时的闩锁效应。
2016-11-23 cond-mat.supr-con
Probabilistic vortex crossing criterion for superconducting nanowire single-photon detectors
超导纳米线单光子探测器已成为一种很有前途的量子精密测量技术，从中红外到紫外频率。尽管最近的实验成功，预测模型来描述这些检测器中的检测事件是需要优化的检测指标。在这里，我们提出了一个基于单涡旋（通量量子）穿越纳米线宽度的单光子探测的概率准则。我们的模型使得暗计数和光子计数之间的检测阈值附近的连接。的有限差分计算表明，在偏置电流分布的变化，作为一个结果的光子吸收显着增加的概率单涡交叉，即使涡流势垒没有完全消失。我们估计仪器的响应函数，并表明，这个涡流隧穿过程的定时不确定性对应于一个基本的限制，在定时抖动的点击事件。我们证明了这种内在的（量子）定时抖动，量子效率，和暗计数率在TaN，WSi，和NbN超导纳米线在不同的实验条件下的贸易空间。我们的检测模型也可以解释SNSPD在较低能量下量子效率指数下降的实验观察。这导致了量子效率的脉冲宽度依赖性，并且它可以进一步用作实验测试来比较不同的检测模型。
2020-03-31 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Nitrogen-doped W0.75Re0.25 Superconducting Nanowire Single Photon Detectors
Università degli Studi di Salerno（萨莱诺大学）；CNR-SPIN（意大利国家研究委员会自旋电子学研究所）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
本文通过反应直流磁控溅射制备氮掺杂W0.75Re0.25超导纳米线单光子探测器，实现了70 nm线宽蛇形探测器在2.5 K下对1310 nm波长的饱和内探测效率，并具有亚纳秒上升时间、纳秒级衰减时间和73.2 ps定时抖动。
2026-11-11 cond-mat.supr-con
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
High performance fiber-coupled NbTiN superconducting nanowire single photon detectors with Gifford-McMahon cryocooler
我们提出了高性能的光纤耦合铌钛氮化物超导纳米线单光子探测器制作在热氧化硅衬底。最好的设备显示了74%的系统检测效率（DE），暗计数率为100 c/s，和半高宽的定时抖动为68 ps的偏置电流为18.0 uA下，与实际的Gifford-McMahon制冷机系统。我们还将六个探测器引入到制冷机中，并证实在100 c/s的暗计数率下，所有探测器的系统DE均高于67%。
2013-04-11 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Nonlatching Superconducting Nanowire Single-Photon Detection with Quasi-Constant-Voltage Bias
闩锁效应是超导纳米线单光子探测器技术中的一个严重问题。通过对SNSPD在不同偏置方案下的电输运特性的研究，我们得出了SNSPD的闩锁是由于偏置不当造成的。采用准恒压偏置方案，观察并讨论了SNSPD的本征非锁存特性。非锁存偏压下的SNSPD比反锁存偏压下的SNSPD具有更小的抖动和更高的脉冲幅度。成功地测量了SNSPD的量子效率，其脉冲光子频率高达3GHz，进一步证明了SNSPD的非闭锁工作。
2012-11-07 cond-mat.supr-con 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
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
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
Superconducting nanowires as high-rate photon detectors in strong magnetic fields
超导纳米线单光子探测器能够在大的光谱范围内进行单光子探测，具有接近1的探测效率、皮秒定时抖动以及在高达10 $^{9}$计数/s的速率下的低于10 $μ$ m的位置分辨率。为了将这一技术应用于核物理实验，我们采用离子束辅助溅射法制备了氮化铌纳米线探测器，并测试了它们在强磁场中的性能。我们证明，这些设备是能够检测400 nm波长的光子与饱和的内部量子效率在3 K的温度和磁场可能高达5 T的高速率和几乎为零的暗计数。
2019-11-12 astro-ph.IM cond-mat.supr-con hep-ex
Superconducting Nanowire Single Photon Detectors based on NbRe nitride ultrafilms
本研究通过优化反应性直流溅射参数制备NbReN超薄膜，并基于此制造超导纳米线单光子探测器，在3.5 K下实现1301 nm饱和探测效率和1548 nm处95%效率，具备快速恢复与低抖动特性。
2025-10-07 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Nano-optical observation of cascade switching in a parallel superconducting nanowire single photon detector
平行线超导纳米线单光子探测器的器件物理是基于级联过程的。使用纳米光学技术和平行线装置与空间分离的像素，我们明确地证明了单光子和多光子触发制度。我们开发了一个模型，用于描述效率的检测器在臂触发制度。我们调查的探测器的定时响应时，照亮一个像素和两个像素。我们看到两个制度之间的检测器的有效面积的变化，并发现两个像素的触发制度，有一个更快的定时响应比一个像素的制度。
2014-02-12 cond-mat.supr-con physics.optics quant-ph
Single photon detection performance of highly disordered NbTiN thin films
实验研究了高度无序NbxTi 1-xN基超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的探测性能。NbxTi_（1-x）N薄膜的转变温度Tc随Nb含量的变化呈现圆顶状，在xNb~0.65处出现最大值，Nb0.65Ti_（0.35）N薄膜的方块电阻和剩余电阻率也相对较大。此外，宽60 nm、厚7 nm的Nb0.65Ti0.35N纳米线的开关电流高达14.5 μ A，在2.4 K时，本征探测效率达到饱和，其平台大于2 μ A。最后，在另一种SiO2/Ta 2 O 5介质镜上的相应SNSPD显示出对1550 nm光子的约92%的系统探测效率，并且定时抖动约为26 ps。我们的研究结果表明，高度无序的NbxTi 1-xN薄膜是有前途的近和中红外单光子SNSPD的高探测效率和低定时抖动的制造。
2022-10-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Large-sensitive-area superconducting nanowire single-photon detector at 850 nm with high detection efficiency
针对星地量子通信对 850 nm 高探测效率、大敏感面积单光子探测器的需求，本文提出在一维光子晶体上制备 50 μm 直径的 NbN SNSPD，利用光学腔增强吸收，实现了最高 82% 的系统探测效率和 105 ps 抖动。
2015-06-25 cond-mat.supr-con physics.optics quant-ph
Superconducting nanowire single photon detectors for quantum information and communications
超导纳米线单光子探测器（SNSPD或SSPD）是量子信息和通信技术领域中非常有前途的器件。我们利用超导薄膜与元件制作、光耦合封装及低温技术，发展出实用的SSPD系统。SSPD系统由六通道SSPD设备和紧凑型Gifford-McMahon（GM）制冷机组成，可以在100 V交流电源下连续运行，无需任何制冷剂。SSPD器件由在单晶MgO衬底上外延生长的高质量氮化铌（NbN）超薄膜制成。封装的SSPD器件温度稳定在2.96 K +/- 10 mK。发现面积为20 × 20 $μm^2$的SSPD器件的系统检测效率在1550和1310 nm的波长下分别为2.6%和4.5%，暗计数率为100 c/s，抖动为100 ps半峰全宽（FWHM）。我们还使用这些SSPD器件进行了超快BB84量子密钥分发（QKD）现场测试和基于纠缠的QKD实验。
2010-03-01 cond-mat.supr-con quant-ph
UV superconducting nanowire single-photon detectors with high efficiency, low noise, and 4 K operating temperature
对于紫外波长的光子计数应用，目前还没有结合高效率（> 50%）、亚纳秒定时分辨率和亚Hz暗计数率的检测器。超导纳米线单光子探测器（SNSPD）在过去十年中在近红外光子计数应用方面取得了成功，但在400 nm以下波长的SNSPD优化方面却做得很少。在这里，我们描述的设计，制造和表征的UV SNSPD工作在250和370 nm之间的波长。探测器的有效面积直径可达56 $μ$ m，效率为70 - 80%，定时分辨率低至60 ps FWHM，对可见光和红外光子失明，对于直径为56 $μ$ m的像素，暗计数率约为0.25计数/小时。通过使用非晶超导体MoSi，这些UV SNSPD也能够在高达4.2K的温度下工作。这些性能指标使得紫外SNSPD非常适合应用于捕获离子量子信息处理、高层大气激光雷达研究、紫外荧光寿命成像显微镜和光子饥饿紫外天文学。
2017-08-11 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Toward single-photon detection with superconducting niobium diselenide nanowires
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；University of Copenhagen（哥本哈根大学）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
本文制备hBN封装的少层NbSe₂超导纳米线单光子探测器，验证其超导特性与单光子探测能力，测试获得关键性能参数，为高效单光子探测提供新平台。
2025-03-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con physics.optics
Current-Crowding-Free Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors
本文通过氦离子局部辐照SNSPD直线段消除弯曲处电流拥挤，将相对饱和平台宽度从10%提升至37%，在780 nm波长实现94%内探测效率和7 mHz暗计数率。
2024-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
