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A scalable multi-photon coincidence detector based on superconducting nanowires

机译：基于超导纳米线的可伸缩的多光子巧合探测器

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摘要

Coincidence detection of single photons is crucial in numerous quantum technologies and usually requires multiple time-resolved single-photon detectors. However, the electronic readout becomes a major challenge when the measurement basis scales to large numbers of spatial modes. Here, we address this problem by introducing a two-terminal coincidence detector that enables scalable readout of an array of detector segments based on superconducting nanowire microstrip transmission line. Exploiting timing logic, we demonstrate a sixteen-element detector that resolves all 136 possible single-photon and two-photon coincidence events. We further explore the pulse shapes of the detector output and resolve up to four-photon events in a four-element device, giving the detector photon-number-resolving capability. This new detector architecture and operating scheme will be particularly useful for multi-photon coincidence detection in large-scale photonic integrated circuits.
机译：单光子的重合检测在许多量子技术中是至关重要的，并且通常需要多个时间分辨的单光子探测器。 然而，当测量基础缩放到大量空间模式时，电子读数成为主要挑战。 在这里，我们通过引入双端子重合检测器来解决这个问题，该检测器能够基于超导纳米线微带传输线来实现可伸缩的检测器段阵列。 利用时序逻辑，我们演示了十六个元素检测器，可以解决所有136个可能的单光子和双光子巧合事件。 我们进一步探索了检测器输出的脉冲形状，并在四元件装置中解析为四个光子事件，给出了检测器光子号码分辨能力。 这种新的探测器架构和操作方案对于大型光子集成电路中的多光子巧合检测将特别有用。

著录项

  • 来源
    《Nature nanotechnology》 |2018年第7期|共7页
  • 作者

    Zhu Di; Zhao Qing-Yuan; Choi Hyeongrak; Lu Tsung-Ju; Dane Andrew E.; Englund Dirk; Berggren Karl K.;

  • 作者单位

    MIT Res Lab Elect 77 Massachusetts Ave Cambridge MA 02139 USA;

    MIT Res Lab Elect 77 Massachusetts Ave Cambridge MA 02139 USA;

    MIT Res Lab Elect 77 Massachusetts Ave Cambridge MA 02139 USA;

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    MIT Res Lab Elect 77 Massachusetts Ave Cambridge MA 02139 USA;

    MIT Res Lab Elect 77 Massachusetts Ave Cambridge MA 02139 USA;

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  • 正文语种 eng
  • 中图分类 特种结构材料;
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