In een recente sprong voorwaarts voor kwantumcomputers en optische technologieën hebben onderzoekers een belangrijk aspect van fotonendetectie blootgelegd. Supergeleidende nanodraad-single-photon-detectoren (SNSPD's), cruciaal in kwantumcommunicatie en geavanceerde optische systemen, worden al lange tijd gehinderd door een fenomeen dat bekend staat als intrinsieke donkere tellingen (iDC's). Deze valse signalen, die optreden zonder enige echte fotonentrigger, hebben een aanzienlijke invloed op de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van deze detectoren.

Het begrijpen en beperken van iDC's is cruciaal voor het verbeteren van de prestaties van SNSPD's, die een integraal onderdeel zijn van een breed scala aan toepassingen, van veilige communicatie tot gevoelige astronomische waarnemingen.

Een team onder leiding van prof. Lixing You en prof. Hao Li van het Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology (SIMIT), de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) gebruikte een nieuwe differentiële uitleesmethode om de ruimtelijke verdeling van iDC’s in SNSPD’s met en zonder kunstmatige geometrische vernauwingen. Deze aanpak maakte een nauwkeurige karakterisering van de ruimtelijke oorsprong van iDC's mogelijk, waardoor de significante invloed van minuscule geometrische vernauwingen binnen de detectoren aan het licht kwam.

Uit het onderzoek bleek dat de iDC's in SNSPD's voornamelijk worden veroorzaakt door een paar specifieke geometrische vernauwingen, ongeacht de totale apparaatgrootte. De bevindingen suggereren dat door het aanpakken en aanpassen van deze beperkingen het mogelijk zou kunnen zijn om het optreden van iDC's substantieel te verminderen. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Superconductivity .

Deze doorbraak heeft diepgaande gevolgen voor de toekomst van kwantumtechnologie en optische systemen. Door het probleem van donkere tellingen te verminderen, kunnen de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van fotonendetectie aanzienlijk worden verbeterd, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor vooruitgang op het gebied van veilige kwantumcommunicatie en verbeterde gevoeligheid bij astronomische waarnemingen.

Meer informatie: Xingyu Zhang et al, Geometrische oorsprong van intrinsieke donkertellingen in supergeleidende nanodraad-enkel-fotondetectoren, Supergeleiding (2022). DOI:10.1016/j.supcon.2022.100006

Aangeboden door Shanghai Jiao Tong University Journal Center