Однофотонные детекторы на основе сверхпроводящих полосок микронной ширины для квантовой оптики и фотоники

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Практические потребности современной квантовой оптики и фотоники стимулируют дальнейшее усовершенствование существующих сверхпроводниковых однофотонных детекторов в направлении увеличения площади детектора и создания многопиксельных приемников. Сверхпроводниковые полоски микронной ширины, способные детектировать одиночные фотоны, являются одним из перспективных направлений для создания детектора большой площади, пригодного для согласования с многомодовыми оптическим волокнам или для фокусировки света из свободного пространства. При этом детектор должен иметь высокие быстродействие и эффективность детектирования, а также низкий уровень темновых отсчетов.
В данной работе представлены результаты экспериментального исследования механизма однофотонного отклика в видимом и ИК-диапазонах в тонких сверхпроводящих поликристаллических пленках нитрида ниобия NbN и аморфных пленках силицида молибдена MoхSi1-х микронной ширины, в которых достигается критический ток, близкий к току распаривания Гинзбурга – Ландау. Полученные результаты применены для разработки прототипа практического детектора, который может быть использован в квантовой оптике, фотонике и квантовых вычислениях на фотонах.

Об авторах

Юлия Петровна Корнева

Институт нанотехнологий микроэлектроники РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: korneeva_yuliya@mail.ru
Россия, 115487, Россия, Москва, аб. ящ. 50

Михаил Александрович Дрязгов

Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

Email: mdryazgov@hse.ru
Россия, 109028, Россия, Москва, Покровский бульвар, 11

Денис Юрьевич Водолазов

Институт физики микроструктур РАН

Email: dvod2011@mail.ru

профессор

Россия, 603950, Россия, Нижний Новгород, ул. Академическая, 7

Александр Александрович Корнеев

Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

Email: aakorneev@hse.ru

профессор

Россия, 109028, Россия, Москва, Покровский бульвар, 11

Список литературы

  1. G.N. Gol’tsman, O. Okunev, G. Chulkova, A. Lipatov, A. Semenov, K. Smirnov, B. Voronov, A. Dzardanov. Appl. Phys. Lett., 2001, 79(6), 705. doi: 10.1063/1.1388868.
  2. A.D. Semenov. Supercond. Sci. Technol., 2021, 34(5), 054002. doi: 10.1088/1361-6668/abef7d.
  3. A.D. Semenov, G.N. Gol’tsman, A.A. Korneev. Physica C: Superconductivity, 2001, 351(4), 349. doi: 10.1016/S0921-4534(00)01637-3.
  4. A. Semenov, A. Engel, H.W. Hubers, K. Il’in, M. Siegel. Eur. Phys. J. B, 2005, 47, 495. doi: 10.1140/epjb/e2005-00351-8.
  5. L.N. Bulaevskii, M.J. Graf, C.D. Batista, V.G. Kogan. Phys. Rev. B, 2011, 83(14), 1. doi: 10.1103/PhysRevB.83.144526.
  6. L.N. Bulaevskii, M.J. Graf, V.G. Kogan. Phys. Rev. B, 2012, 85(1), 014505. doi: 10.1103/PhysRevB.85.014505.
  7. I.E. Zadeh, J. Chang, J.W.N. Los, S. Gyger, A.W. Elshaari, S. Steinhauer, S.N. Dorenbos, V. Zwiller. Appl. Phys. Lett., 2021, 118(19), 190502. doi: 10.1063/5.0045990.
  8. A.N. Zotova, D.Y. Vodolazov. Phys. Rev. B, 2012, 85(2), 024509. doi: 10.1103/PhysRevB.85.024509.
  9. A.N. Zotova, D.Y. Vodolazov. Supercond. Sci. Technol., 2014, 27(12), 125001. doi: 10.1088/0953-2048/27/12/125001.
  10. D.Yu. Vodolazov. Phys. Rev. Applied, 2017, 7(3), 034014. doi: 10.1103/PhysRevApplied.7.034014.
  11. Yu.P. Korneeva, D.Yu. Vodolazov, A.V. Semenov, I.N. Florya, N. Simonov, E. Baeva, A.A. Korneev, G.N. Goltsman, T.M. Klapwijk. Phys. Rev. Applied, 2018, 9(6), 064037. doi: 10.1103/PhysRevApplied.9.064037.
  12. Yu. Korneeva, D. Vodolazov, I. Florya, N. Manova, Eu. Smirnov, A. Korneev, M. Mikhailov, G. Goltsman, T.M. Klapwijk. EPJ Web of Conferences, 2018, 190, 04010. doi: 10.1051/epjconf/201819004010.
  13. J. Chiles, S.M. Buckley, A. Lita, V.B. Verma, J. Allmaras, B. Korzh, M.D. Shaw, J.M. Shainline, R.P. Mirin, S.W. Nam. Appl. Phys. Lett., 2020, 116(24), 242602. doi: 10.1063/5.0006221.
  14. I. Charaev, Y. Morimoto, A. Dane, A. Agarwal, M. Colangelo, K.K. Berggren. Appl. Phys. Lett., 2020, 116(24), 242603. doi: 10.1063/5.0005439.
  15. G. Xu, W. Zhang, L. You, J. Xiong, X. Sun, H. Huang, X. Ou, Y. Pan, Ch. Lv, H. Li, Zh. Wang, X. Xie. Photon. Res., 2021, 9(6), 958. doi: 10.1364/PRJ.419514.
  16. J.L. O’Brien, A. Furusawa, J. Vuckovic. Nat. Photonics, 2009, 3(12), 687. doi: 10.1038/nphoton.2009.229.
  17. H.S. Zhong, H. Wang, Y.H. Deng, M.C. Chen, L.C. Peng, Y.H. Luo, J. Qin, D. Wu, X. Ding, Y. Hu, P. Hu, X.Y. Yang, W.J. Zhang, H. Li, Y. Li, X. Jiang, L. Gan, G. Yang, L. You, H. Wang, L. Li, N.L. Liu, C.Y. Lu, J.W. Pan. Science, 2020, 370(6523), 1460. doi: 10.1126/science.abe8770.
  18. R. Cheng, C.L. Zou, X. Guo, S. Wang, X. Han, H.X. Tang. Nat. Commun., 2019, 10(1), 4104. doi: 10.1038/s41467-019-12149-x.
  19. M. Yabuno, Sh. Miyajima, Sh. Miki, H. Terai. Optics Express, 2020, 28(8), 12047. doi: 10.1364/OE.38830.
  20. F. Beutel, H. Gehring, M.A. Wolff, C. Schuck, W. Pernice. NPJ Quantum Inf., 2021, 7(1), 40. doi: 10.1038/s41534-021-00373-7.
  21. J. Chiles, I. Charaev, R. Lasenby, M. Baryakhtar, J. Huang, A. Roshko, G. Burton, M. Colangelo, K.V. Tilburg, A. Arvanitaki, S.W. Nam, K.K. Berggren. Phys. Rev. Lett., 2022, 128(23), 231802. doi: 10.1103/PhysRevLett.128.231802.
  22. M. Häußler, R. Terhaar, M.A. Wolff, H. Gehring, F. Beutel, W. Hartmann, N. Walter, M. Tillmann, M. Ahangarianabhari, M. Wahl, T. Röhlicke, H. Rahn, W. Pernice, C. Schuck. Review of Scientific Instruments, 2023, 94(1), 013103. doi: 10.1063/5.0114903.
  23. J.R. Clem, V.G. Kogan. Phys. Rev. B, 2012, 86(17), 174521. doi: 10.1103/PhysRevB.86.174521.
  24. Yu.P. Korneeva, N.N. Manova, M.A. Dryazgov, N.O. Simonov, Ph.I. Zolotov, A.A. Korneev. Supercond. Sci. Technol., 2021, 34(8), 084001. doi: 10.1088/1361-6668/ac0950.
  25. Yu.P. Korneeva, M.Yu. Mikhailov, Yu.P. Pershin, N.N. Manova, A.V. Divochiy, Yu.B. Vakhtomin, A.A. Korneev, K.V. Smirnov, A.G. Sivakov, A.Yu. Devizenko. Supercond. Sci. Technol., 2014, 27(9), 095012. doi: 10.1088/0953-2048/27/9/095012.
  26. J.K.W. Yang, A.J. Kerman, E.A. Dauler, V. Anant, K.M. Rosfjord, K.K. Berggren. IEEE Trans. Appl. Supercond., 2007, 17(2), 581. doi: 10.1109/TASC.2007.898660.
  27. M. Dryazgov, A. Semenov, N. Manova, Y. Korneeva, A. Korneev. J. Phys. Conf. Ser., 2020, 1695(1), 012195. doi: 10.1088/1742-6596/1695/1/012195.
  28. N.N. Manova, N.O. Simonov, Yu.P. Korneeva, A.A. Korneev. J. Phys.: Conf. Ser., 2020, 1695(1), 012116. doi: 10.1088/1742-6596/1695/1/012116.
  29. K. Smirnov, A. Divochiy, Yu. Vakhtomin, P. Morozov, Ph. Zolotov, A. Antipov, V. Seleznev. Supercond. Sci. Technol., 2018, 31(3), 035011. doi: 10.1088/1361-6668/aaa7aa.
  30. Ph.I. Zolotov, A.V. Semenov, A.V. Divochiy, G.N. Goltsman, N.R. Romanov, T.M. Klapwijk. IEEE Trans. Appl. Supercond., 2021, 31(5), 1. doi: 10.1109/TASC.2021.3061923.
  31. D.Yu. Vodolazov, Yu.P. Korneeva, A.V. Semenov, A.A. Korneev, G.N. Goltsman. Phys. Rev. B, 2015, 92(10), 104503. doi: 10.1103/PhysRevB.92.104503.
  32. Yu.P. Korneeva, N.N. Manova, I.N. Florya, M.Yu. Mikhailov, O.V. Dobrovolskiy, A.A. Korneev, D.Yu. Vodolazov. Phys. Rev. Applied, 2020, 13(2), 024011. doi: 10.1103/PhysRevApplied.13.024011.
  33. J.R. Clem, K.K. Berggren. Phys. Rev., 2011, 84(17), 174510. doi: 10.1103/PhysRevB.84.174510.
  34. D. Henrich, P. Reichensperger, M. Hofherr, J.M. Meckbach, K. Il’in, M. Siegel, A. Semenov, A. Zotova, D.Yu. Vodolazov. Phys. Rev. B, 2012, 86(14), 144504. doi: 10.1103/PhysRevB.86.144504.
  35. M. Shcherbatenko, M. Elezov, N. Manova, K. Sedykh, A. Korneev, Yu. Korneeva, M. Dryazgov, N. Simonov, A. Feimov, G. Goltsman, D. Sych. Appl. Phys. Lett., 2021, 118(18), 181103. doi: 10.1063/5.0046049.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Корнева Ю.П., Дрязгов М.А., Водолазов Д.Ю., Корнеев А.А., 2023

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).