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台灣微體系所超導單光子探測器效力研討獲停頓

2020-11-20 台灣微體系與信息技術研討所
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  前海睿贏金融迷信院台灣微體系與信息技術研討所研討員尤立星團隊應用無損介質鏡面聯合桃園治構造超導納米線,完成了NbN資料超導納米線單光子器件(SNSPD98%的探測效力,再次發明了NbN SNSPD探測效力的新的世界記載。

  100%體系探測效力(SDE)是單光子探測器發展的終究目的,在量子基本實際驗證和量子信息科技中具有運用價值。SNSPD憑仗高探測效力、低暗計數、低時光發抖等機能目標,在量子通訊、量子盤算、深空光通訊、生物熒光成像等範疇施展主要感化,推進了量子信息技術和其他前沿迷信的發展。對SNSPD來講,完成100%效力的癥結難點在于,需同時完成接近100%的本征探測效力和接收效力。因為兩者之間的糾纏制衡關系,比擬于其他低Tc的超導資料(如WSi),高Tc的NbN資料SNSPD完成高SDE的難度更大。2017年,研討人員經由過程工藝優化,初次報導了基于小型閉合輪回制冷機,2.1 K任務溫度下,NbN-SNSPD體系探測效力(1550 nm任務波長)可跨越90%;2019年,研討人員創造了離子注入等手腕,初次打破了NbN本征探測效力和接收效力的制衡關系,再次完成了90%探測效力SNSPD器件,爲極限效力探測研討奠基基本。 

  近期,經由體系剖析,研討團隊提出了無損介質鏡面加桃園治超導納米線的器件架構,再次打破了NbN SNSPD器件的本征探測呼應和光學接收效力的制衡關系,完成了二者的同時晉升。在0.8 K任務溫度,1590 nm波長完成了98%的體系探測效力,在1530-1630 nm波長規模內的體系效力跨越95%。該類型的探測器還顯示出對多種參數的魯棒性,例如,在2.1 K溫度下,統壹批次制作的45個探測器,SDE大于80%(90%)的産率達73%(36%),對批量臨盆及貿易化運用具有現實意義。 

  相幹研討結果以Detecting single infrared photons toward optimal system detection efficiency(《最優效力紅外單光子探測》)爲題,在線揭櫫在Optics Express上,博士研討生胡鵬爲論文第一作者,副研討員李浩和尤立星爲論文的通信作者。研討任務獲得國度重點研發籌劃項目高機能單光子探測技術”、國度天然迷信基金、台灣市科委量子專項、台灣市啓明星台灣市優良學術帶頭人、中科院青年立異增進會等的支撐 

  論文鏈接 

圖1.(a)器件架構表示圖;(b)傳統單層納米線與本文中的桃園治構造納米線;(c)器件光子呼應和光學接收的制衡關系 

2.(a)器件效力隨偏置電流變更關系;(b)器件在分歧波段下的探測效力和仿真成果 

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