In einem jüngsten Fortschritt für Quantencomputer und optische Technologien haben Forscher einen wichtigen Aspekt der Photonendetektion entdeckt. Supraleitende Nanodraht-Einzelphotonendetektoren (SNSPDs), die für die Quantenkommunikation und fortschrittliche optische Systeme von entscheidender Bedeutung sind, wurden lange Zeit durch ein Phänomen behindert, das als intrinsische Dunkelzählung (iDCs) bekannt ist. Diese Störsignale, die ohne echten Photonenauslöser auftreten, beeinträchtigen die Genauigkeit und Zuverlässigkeit dieser Detektoren erheblich.
Das Verständnis und die Abschwächung von iDCs sind entscheidend für die Verbesserung der Leistung von SNSPDs, die für eine Vielzahl von Anwendungen von wesentlicher Bedeutung sind, von sicherer Kommunikation bis hin zu sensiblen astronomischen Beobachtungen.
Ein Team unter der Leitung von Prof. Lixing You und Prof. Hao Li vom Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology (SIMIT) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) verwendete eine neuartige differenzielle Auslesemethode, um die räumliche Verteilung von iDCs in SNSPDs mit und ohne zu untersuchen künstliche geometrische Verengungen. Dieser Ansatz ermöglichte eine präzise Charakterisierung der räumlichen Ursprünge von iDCs und zeigte den signifikanten Einfluss winziger geometrischer Einschränkungen innerhalb der Detektoren auf.
Die Studie ergab, dass die iDCs in SNSPDs unabhängig von der Gesamtgröße des Geräts überwiegend durch einige spezifische geometrische Einschränkungen verursacht werden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass es durch die gezielte Bekämpfung und Änderung dieser Einschränkungen möglich sein könnte, das Auftreten von iDCs erheblich zu reduzieren. Die Studie ist veröffentlicht im Tagebuch Supraleitung.
Dieser Durchbruch hat tiefgreifende Auswirkungen auf die Zukunft der Quantentechnologie und optischer Systeme. Durch die Entschärfung des Problems der Dunkelzählung kann die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Photonendetektion erheblich verbessert werden, was den Weg für Fortschritte in der sicheren Quantenkommunikation und eine erhöhte Empfindlichkeit bei astronomischen Beobachtungen ebnet.
Mehr Informationen:
Xingyu Zhang et al., Geometrischer Ursprung intrinsischer Dunkelzählungen in supraleitenden Nanodraht-Einzelphotonendetektoren, Supraleitung (2022). DOI: 10.1016/j.supcon.2022.100006
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