Supraleitende Nanodraht-Einzelphotonendetektoren (engl. superconducting nanowire single-photon detectors, SNSPDs) sind fundamental in der Erforschung und Entwicklung neuer Quantentechnologien. Gegenüber anderen Einzelphotonendetektoren weisen SNSPDs eine sehr hohe Effizienz und geringe Ungenauigkeiten in der Messung auf. Durch das sogenannte Gating, das gezielte Ein- und Ausschalten der Detektion, kann die Leistung von SNSPDs noch weiter gesteigert werden: Der Dynamikbereich vergrößert sich und somit die messbare Photonenzählrate – also wie viele Photonen pro Sekunde detektiert werden können. Darüber hinaus erschließen sich neue Anwendungen, zum Beispiel das zeitliche Herausfiltern optischer Pulse.
Thomas Hummel und Mitautor*innen zeigen erstmals SNSPD-Gating im Nanosekundenbereich
Zusammen mit internationalen Kooperationspartnern haben Forscher*innen des PhoQS das Gating von SNSPDs im Nanosekundenbereich demonstriert – im Vergleich zu bisherigen Forschungsarbeiten ist das Gate, also die Zeit, in der die Detektion aktiv ist, um zwei Größenordnungen kleiner. Durch eine umfassende Charakterisierung zeigen die Wissenschaftler*innen, dass die Messqualität des Detektors im Gate-Betrieb gegenüber der herkömmlichen Nutzungsweise im Dauerbetrieb nicht beeinträchtigt wird. Ferner können sie die zuvor benannten Vorteile nachweisen: Die maximal detektierbare Photonenzählrate übersteigt die messbare Rate im klassischen Betrieb um mehr als das Zehnfache. Außerdem wird in einer Machbarkeitsstudie gezeigt, dass auch bei sehr schnell aufeinanderfolgenden Signalen das Herausfiltern einzelner Pulse möglich ist.
Über die Publikation
Nanosecond gating of superconducting nanowire single-photon detectors using cryogenic bias circuitry
Thomas Hummel, Alex Widhalm, Jan Philipp Höpker, Klaus D. Jöns, Jin Chang, Andreas Fognini, Stephan Steinhauer, Val Zwiller, Artur Zrenner, and Tim J. Bartley
Optics Express (2023), 31(1), 610
Die Publikation wurde kürzlich in der Fachzeitschrift Optics Express veröffentlicht und kann hier abgerufen werden.
