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., 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».