Single Photon Detectors Made of Micron Wide Superconducting Strips for Quantum Optics and Photonics

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

Practical requirements of state-of-the-art quantum optics and photonics stimulate further improvement of superconducting single-photon detectors in the direction of increased area and detector arrays. Superconducting micron-wide strips capable to detect single photons are the way to develop large-area detector suitable for efficient
coupling to free space and multi-mode fibres. Such a detector should combine high detection efficiency, detection rate and low dark counts.
In this work we present the results of the experimental research into single-photon detection mechanism of visible and infrared light in thin superconducting polycrystalline NbN and amorphous MoSi micron-wide strips, in which
critical current close to Ginzburg – Landau depairing current can be reached. The results are used for the research and development of large-area detector for quantum optics, photonics, and quantum computing with photons.

Sobre autores

Yuliya Korneeva

Institute of Nanotechnology of Microelectronics, RAS

Autor responsável pela correspondência
Email: korneeva_yuliya@mail.ru
Rússia, lockbox 50, Moscow, 115487, Russia

Mikhail Dryazgov

National Research University Higher School of Economics

Email: mdryazgov@hse.ru
Rússia, 11 Pokrovsky Blvrd., Moscow, 109028, Russia

Denis Vodolazov

Institute for Physics of Microstructures, RAS

Email: dvod2011@mail.ru

Professor

Rússia, 7 Academicheskaya Str., Nizhny Novgorod, 603950, Russia

Alexander Korneev

National Research University Higher School of Economics

Email: aakorneev@hse.ru

Professor

Rússia, 11 Pokrovsky Blvrd., Moscow, 109028, Russia

Bibliografia

  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.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Korneeva Y.P., Dryazgov M.A., Vodolazov D.Y., Korneev A.A., 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».