JP2017009372A - 光子検出装置及び光子検出方法 - Google Patents
光子検出装置及び光子検出方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017009372A JP2017009372A JP2015123764A JP2015123764A JP2017009372A JP 2017009372 A JP2017009372 A JP 2017009372A JP 2015123764 A JP2015123764 A JP 2015123764A JP 2015123764 A JP2015123764 A JP 2015123764A JP 2017009372 A JP2017009372 A JP 2017009372A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photon
- strip line
- superconducting
- superconducting strip
- photon detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 89
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 51
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 9
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/44—Electric circuits
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/02—Details
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/10—Junction-based devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/80—Constructional details
- H10N60/805—Constructional details for Josephson-effect devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/80—Constructional details
- H10N60/84—Switching means for devices switchable between superconducting and normal states
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/44—Electric circuits
- G01J2001/4413—Type
- G01J2001/442—Single-photon detection or photon counting
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/44—Electric circuits
- G01J2001/4446—Type of detector
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
- H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
- H04L9/0816—Key establishment, i.e. cryptographic processes or cryptographic protocols whereby a shared secret becomes available to two or more parties, for subsequent use
- H04L9/0852—Quantum cryptography
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
【解決手段】板面が光子検出面とされる長板状の超伝導ストリップ線1及び超伝導ストリップ線1にバイアス電流を供給するバイアス電流供給手段2を有する光子検出部と、光子検出時に超伝導ストリップ線1から飛散する磁束を検出可能な単一磁束量子コンパレータ回路4と、を有する。
【選択図】図2
Description
しかしながら、現状の安全鍵生成率は、十分ではなく実用的ではない。実用的な安全鍵生成率を実現するためには、光子検出器の高性能化が必須であり、緊急の課題である。
しかしながら、SSPDは、動作原理上、高い感度とダークカウントレートを両立させることは困難である。
ここで、光子が超伝導ストリップ線に入射された際に電流パルスが発生する確率(量子効率)、即ち感度は、図1(b)に示すように、バイアス電流の大きさに依存する(非特許文献1参照)。バイアス電流が大きいほど量子効率が高くなるが(左軸参照)、同時にダークカウントも増加する(右軸参照)。なお、図1(b)は、量子効率のバイアス電流依存性とダークカウントレートのバイアス電流依存性を示す図である。
このように、SSPD光子検出装置では、高い感度と低いダークカウントレートを両立させることは不可能である。
また、光子検出原理である電流パルスの立下り時間τは、超伝導ストリップ線のインダクタンスLの大きさによって制限される。インダクタンスLは、超伝導ストリップ線の全長の断面積に反比例し、インダクタンスLの大きさを小さくするためには、超伝導ストリップ線の断面積を大きくする必要がある。しかしながら、感度(量子効率)の観点から超伝導ストリップ線の断面積は、小さくなければならず、これが大きいと光子入射の際の常伝導領域の形成が不完全となり、感度が低下する。そのため、インダクタンスLは、大きくならざるを得ない。したがって、電流パルスの立下りが緩やかで立下り時間τが長くなり、延いては、システムの応答時定数が数十nsと大きくなり、計数率が数百MHz程度しか得られない問題がある。
<1> 板面が光子検出面とされる長板状の超伝導ストリップ線及び前記超伝導ストリップ線にバイアス電流を供給するバイアス電流供給手段を有する光子検出部と、光子検出時に前記超伝導ストリップ線から飛散する磁束を検出可能な単一磁束量子コンパレータ回路と、を有することを特徴とする光子検出装置。
<2> 単一磁束量子コンパレータ回路が、少なくとも配線内にジョセフソン接合を有するジョセフソン接合配線と、前記ジョセフソン接合配線−超伝導ストリップ線間を電気的に接続する超伝導配線とを有し、前記超伝導ストリップ線と前記超伝導配線と前記ジョセフソン接合配線とで磁束を検出可能な超伝導ループが構成される前記<1>に記載の光子検出装置。
<3> バイアス電流供給手段が超伝導ストリップ線の臨界電流値に対し、値が60%〜85%の大きさのバイアス電流を前記超伝導ストリップ線に流す手段である前記<1>から<2>のいずれかに記載の光子検出装置。
<4> 検出対象の光子が導波される光導波路上に超伝導ストリップ線が配される前記<1>から<3>のいずれかに記載の光子検出装置。
<5> 光導波路の光導波方向に沿って超伝導ストリップ線が複数配されるとともに、個々の前記超伝導ストリップ線に対応して光子検出部と単一磁束量子コンパレータ回路が複数配され、更に、個々の前記単一磁束量子コンパレータ回路から出力されるそれぞれの出力信号が統合して入力される統合入力回路が配される前記<4>のいずれかに記載の光子検出装置。
<6> 更に、参照時間信号の入力時間と、磁束の検出に伴い単一磁束量子コンパレータ回路又は統合入力回路から出力される出力信号の入力時間との時間差を計測し、前記時間差から前記出力信号をデジタルデータ化する時間デジタル変換器を有する前記<1>から<5>のいずれかに記載の光子検出装置。
<7> 前記<1>から<6>のいずれかに記載の光子検出装置を用いて光子を検出する方法であって、バイアス電流を超伝導ストリップ線に流した状態で検出面に前記光子を入射させ、前記光子の入射により前記超伝導ストリップ線から飛散する磁束を単一磁束量子コンパレータ回路で検出することで、前記光子を検出することを特徴とする光子検出方法。
<8> 超伝導ストリップ線の臨界電流値に対し、値が60%〜85%の大きさのバイアス電流を前記超伝導ストリップ線に流す前記<7>に記載の光子検出方法。
<第1の実施形態>
本発明の第1の実施形態の概要を図2に示す。
光子検出装置10は、主として超伝導ストリップ線1と、単一磁束量子(SFQ;Single Flux Quantum)回路としてのジョセフソン伝送線路(JTL;Josephson Transmission Line)回路4とで構成される。
また、超伝導ストリップ線1の形状としては、特に制限はないが、ここでは超伝導ストリップ線1から排除される磁束を線の長さ方向と直交する方向に排除させ、JTL回路4での磁束検出を安定化させる目的から直線状の形状とされる。ただし、直線状とする場合でも、光子入射時に線外に排除される磁束をJTL回路4で検出可能な限り、直線状の部位の他に直線状以外の部位を付加することを妨げない。
超伝導ストリップ線1の線幅としては、特に制限はなく、一般に10nm〜200nm程度であり、厚みとしても、特に制限はなく、1nm〜20nm程度である。
また、超伝導ストリップ線1の長さとしては、特に制限はないが、1μm以上10μm未満が好ましく、2μm〜5μmがより好ましい。長さが1μm未満であると、光子吸収率が低くなり、10μm以上であるとJTL回路4での電流検出感度が低下することがある。
即ち、光子検出装置10では、超伝導配線3とジョセフソン接合配線5aとでSFQコンパレータ回路を構成する。
超伝導配線3としては、特に制限はなく、キャパシタが比較的小さいものを採用してもよいが、超伝導ストリップ線1にバイアス電流を流し易くするため、キャパシタが比較的大きいものを採用してもよい。また、超伝導ストリップ線1とジョセフソン接合配線5aとは、前記超伝導ループを構成するため共通の接地で接続される。
なお、JTL回路4としては、特に制限はなく、公知のJTL回路と同様の構成とすることができる。また、ジョセフソン接合としては、2つの超伝導材中に薄い絶縁膜を挟む態様のほか、超伝導材の一部を他の部分よりも細く加工して形成した態様(弱結合)等のジョセフソン効果を発生させる接合を含む。
また、磁束の減衰を避けるため、ジョセフソン接合配線5aとしては、超伝導ストリップ線1の近傍に配されることが好ましく、超伝導ストリップ線1−ジョセフソン接合配線5a間の距離としては、最短距離で1μm〜10μmであることが好ましい。
また、超伝導ストリップ線1自身が前記超伝導ループを構成するため、磁束を捉え易く、変形例における前記超伝導ループ外から飛散する磁束を検出する構成よりも、高い検出感度で磁束を検出することができ、より実用的である。
また、超伝導ストリップ線1を含む前記光子検出部を構成する配線と、前記コンパレータ回路(超伝導配線3とジョセフソン接合配線5a)を構成する配線とを同じ超伝導材料とすれば、製造効率を向上させることができるとともに微細加工を容易化させることができ、より実用的である。
前記TDCとしては、特に制限はなく、公知のものから適宜選択して用いることができるが、極低温環境での動作のため、本発明者らが開発した下記参考文献に記載のSFQ回路で構成されるSFQ−TDCが好ましい。前記SFQ−TDCでは、タイミングジッタを2.5ピコ秒以下で信号処理を行うことができる。
前記TDCによりデジタルデータ化された信号は、装置外の室温環境下にあるデバイスに伝送される。一般に広帯域伝送が可能なケーブルは、熱の良導体でもあるため、超高速パルスを室温環境下まで伝送することが困難である。一方、デジタルデータ化された信号を伝送するためのケーブルは、MHz帯域伝送のものでよく、室温環境下まで信号を伝送させることができる。
参考文献:K. Nakamiya, T. Nishigai, N. Yoshikawa, A. Fujimaki, H. Terai and S. Yorozu, "Improvement of time resolution of the double-oscillator time-to-digital converter using SFQ circuits," Physica C 463, 1088 (2007).
光子検出装置10の動作原理及び動作方法について説明する。
先ず、前記光子検出部では、バイアス電流を流した状態の超伝導ストリップ線1の検出面に光子が入射されると、磁束−反磁束対が解離(Unbinding)する。磁束−反磁束対の発生は、超伝導秩序パラメータの変動に起因するものと考えられる。図3(a)は、超伝導ストリップ線に光子が入射された際にの超伝導秩序パラメータの時間的変動をシミュレートした結果を示す図である。この図3(a)に示すように、光子が入射されてから5ピコ秒程度だけ遅れて超伝導秩序パラメータが振動することが分かる。
なお、このとき超伝導ストリップ線1を流れるバイアス電流が臨界電流近くまで十分に大きいと、超伝導ストリップ線1の幅方向に完全な常伝導領域が形成される。従来技術であるSSPDでは、このような超伝導ストリップ線1の幅方向に完全な常伝導領域を形成させることによって電流パルスを出力することとしているが、これを換言すれば、超伝導ストリップ線1の臨界電流近くまで十分に大きいバイアス電流を流す必要があることを意味している。
一方、臨界電流値に対して値が85%以下のバイアス電流を流す領域(図中、中央の領域)では、超伝導ストリップ線1の幅方向が完全な常伝導状態とならないものの、磁束−反磁束対を発生させることができる。また、臨界電流値に対して値が60%未満のバイアス電流を流す領域(図中、左下の領域)では、磁束−反磁束対が発生しない。
臨界電流値に対して値が90%以上の大きさのバイアス電流を流す領域では、超伝導秩序パラメータが不安定であり、ダークカウントを発生させやすい。
光子検出装置10では、超伝導ストリップ線1の臨界電流値に対し、値が60%〜85%の大きさのバイアス電流を超伝導ストリップ線1に流すことで通信波長帯の光子をダークカウントフリーで検出することができる。
超伝導ストリップ線1から飛散する磁束は、単一磁束量子として超伝導ストリップ線1と超伝導配線3とジョセフソン接合配線5aとで構成される前記超伝導ループに捉えられ、前記超伝導ループにパルス状のループ電流を発生させる。このときJTL回路4の初段を構成し配線内にジョセフソン接合(図2中、×で示す接合)を有するジョセフソン接合配線5aにバイアス電流を流しておくと、ループ電流とバイアス電流との和がジョセフソン接合配線5aのジョセフソン接合の臨界電流値を一時的に超え、ジョセフソン接合が常伝導転移し、ジョセフソン接合配線5a上にSFQパルスが発生する。
ジョセフソン接合5aを流れるSFQパルスは、回路の右側(出力側)に電流を発生させる。回路の右側(出力側)に発生した電流は、JTL回路4の次段を構成し配線内にジョセフソン接合(図2中、×で示す接合)を有するジョセフソン接合配線5bにバイアス電流を流しておくと、ジョセフソン接合の臨界電流値を一時的に超え、ジョセフソン接合が常伝導転移し、ジョセフソン接合配線5b上にジョセフソン接合配線5a上のSFQパルスが伝播されるように発生する。なお、発生するSFQパルスの応答時定数は、一般のJTL回路でも数ピコ秒とすることができる。
JTL回路4を伝播するSFQパルスは、SFQ論理回路6に出力され、デジタルデータ化され、適当なケーブルにより室温環境下まで伝送される。SFQ論理回路6として、前記SFQ−TDCを用いれば、タイミングジッタを2.5ピコ秒以下として信号処理を行うことができる。
したがって、更なる変形例として、図2中のJTL回路4を持たず、超伝導ストリップ線1を含む前記光子検出部と、超伝導配線3、ジョセフソン接合配線5aに加え、ジョセフソン接合配線5aにバイアス電流を供給する公知のバイアス電流供給手段、及びジョセフソン接合配線5a上に発生するSFQパルスを検出する公知の検出手段で構成されたコンパレータ回路とで、光子検出装置を構成してもよい。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図4は、本発明の第2の実施形態の概要を示す説明図である。
光子検出装置50は、主として超伝導ストリップ線1a〜1d、JTL回路4a〜4d、統合入力回路(CB;Confluence Buffer)7a〜7c、SFQ論理回路6、光導波路8b、光子検出部、コンパレータ回路が基板8a上にモノシリックに形成されて構成される。なお、超伝導ストリップ線1a〜1d、JTL回路4a〜4d、SFQ論理回路6、前記光子検出部、前記コンパレータ回路の各部の詳細は、光子検出装置10における超伝導ストリップ線1、JTL回路4、SFQ論理回路6、前記光子検出部、前記コンパレータ回路と同様であるため、個々の構成及び動作に関する説明を省略する。
光導波路8bは、例えば、図中下端側から光ファイバ等の光供給源により光が導入され、矢印方向に光が導波可能とされる。光導波路8b内に導波される光は、超伝導ストリップ線1a〜1dに入射されることとなる。
このように構成すると、例えば、光供給源から光子を出射して、直接、超伝導ストリップ線1aに光子を入射させるよりも、高い確率で超伝導ストリップ線1aに光子を入射させることができる。
これら超伝導ストリップ線1a〜1dに代えて、1本の長大な超伝導ストリップ線を配する場合、10μm程度の長さで約90%の光子吸収率を実現することができ、1μm短くなるごとに光子吸収率が1dBずつ低下する。
しかしながら、このような長大な超伝導ストリップ線を用いると、超伝導ループにおける電流感度が低下することがある。磁束が作るループ電流ILの大きさは、次式、IL=Φ/Lで表される。式中、Φは、単一磁束量子;2×10−15Wbを示し、Lは、超伝導ストリップ線のインダクタンスを示す。JTL回路の磁束検出感度として、ILは、一定以上の値であることが求められるが、超伝導ストリップ線が長いとLが大きくなる。
そのため、図4に示すように長さが比較的短い超伝導ストリップ線(1a〜1d)を光導波路8bの光導波方向に沿って複数配し、これら長さが短い超伝導ストリップ線全体で長さが長い1本の超伝導ストリップ線の役割を担わせることが有利となる。
各CB回路7a〜7cとしては、公知のSFQ回路に用いられる回路構成から適宜選択して構成することができる。
なお、基板8aとしては、例えば、酸化シリコン基板等の公知の基板を用いることができる。また、SFQ論理回路6から出力されるデジタルデータは、図示しないケーブル等により、室温環境下のデバイスまで伝送される。
次に次に、本発明の第3の実施形態について説明する。図5は、本発明の第2の実施形態の概要を示す説明図である。
図5に示す光子検出装置100は、図4に示す光子検出装置50における光子検出アレイ9が同一基板上に複数配されたモノシリックデバイスとして構成とされる。これ以外は、光子検出装置50と同様であるため、説明を省略する。
2 電流源
3 超伝導配線
4,4a〜4d JTL回路
5a,5b ジョセフソン接合配線
6 SFQ論理回路
7a〜7c CB回路
8a 基板
8b 光導波路
9 光子検出アレイ
10,50,100 光子検出装置
Claims (8)
- 板面が光子検出面とされる長板状の超伝導ストリップ線及び前記超伝導ストリップ線にバイアス電流を供給するバイアス電流供給手段を有する光子検出部と、
光子検出時に前記超伝導ストリップ線から飛散する磁束を検出可能な単一磁束量子コンパレータ回路と、
を有することを特徴とする光子検出装置。 - 単一磁束量子コンパレータ回路が、少なくとも配線内にジョセフソン接合を有するジョセフソン接合配線と、前記ジョセフソン接合配線−超伝導ストリップ線間を電気的に接続する超伝導配線とを有し、
前記超伝導ストリップ線と前記超伝導配線と前記ジョセフソン接合配線とで磁束を検出可能な超伝導ループが構成される請求項1に記載の光子検出装置。 - バイアス電流供給手段が超伝導ストリップ線の臨界電流値に対し、値が60%〜85%の大きさのバイアス電流を前記超伝導ストリップ線に流す手段である請求項1から2のいずれかに記載の光子検出装置。
- 検出対象の光子が導波される光導波路上に超伝導ストリップ線が配される請求項1から3のいずれかに記載の光子検出装置。
- 光導波路の光導波方向に沿って超伝導ストリップ線が複数配されるとともに、個々の前記超伝導ストリップ線に対応して光子検出部と単一磁束量子コンパレータ回路が複数配され、更に、個々の前記単一磁束量子コンパレータ回路から出力されるそれぞれの出力信号が統合して入力される統合入力回路が配される請求項4のいずれかに記載の光子検出装置。
- 更に、参照時間信号の入力時間と、磁束の検出に伴い単一磁束量子コンパレータ回路又は統合入力回路から出力される出力信号の入力時間との時間差を計測し、前記時間差から前記出力信号をデジタルデータ化する時間デジタル変換器を有する請求項1から5のいずれかに記載の光子検出装置。
- 請求項1から6のいずれかに記載の光子検出装置を用いて光子を検出する方法であって、
バイアス電流を超伝導ストリップ線に流した状態で検出面に前記光子を入射させ、前記光子の入射により前記超伝導ストリップ線から飛散する磁束を単一磁束量子コンパレータ回路で検出することで、前記光子を検出することを特徴とする光子検出方法。 - 超伝導ストリップ線の臨界電流値に対し、値が60%〜85%の大きさのバイアス電流を前記超伝導ストリップ線に流す請求項7に記載の光子検出方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015123764A JP6528042B2 (ja) | 2015-06-19 | 2015-06-19 | 光子検出装置及び光子検出方法 |
US15/736,381 US10605655B2 (en) | 2015-06-19 | 2016-06-15 | Photon detection device and photon detection method |
PCT/JP2016/067747 WO2016204168A1 (ja) | 2015-06-19 | 2016-06-15 | 光子検出装置及び光子検出方法 |
CN201680035554.2A CN107735655B (zh) | 2015-06-19 | 2016-06-15 | 光子检测装置以及光子检测方法 |
EP16811642.4A EP3312575B1 (en) | 2015-06-19 | 2016-06-15 | Photon detection device and photon detection method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015123764A JP6528042B2 (ja) | 2015-06-19 | 2015-06-19 | 光子検出装置及び光子検出方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017009372A true JP2017009372A (ja) | 2017-01-12 |
JP6528042B2 JP6528042B2 (ja) | 2019-06-12 |
Family
ID=57545286
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015123764A Active JP6528042B2 (ja) | 2015-06-19 | 2015-06-19 | 光子検出装置及び光子検出方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10605655B2 (ja) |
EP (1) | EP3312575B1 (ja) |
JP (1) | JP6528042B2 (ja) |
CN (1) | CN107735655B (ja) |
WO (1) | WO2016204168A1 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020009841A (ja) * | 2018-07-04 | 2020-01-16 | キオクシア株式会社 | 超伝導ストリップ、粒子検出装置および粒子検出方法 |
JP2020008353A (ja) * | 2018-07-04 | 2020-01-16 | キオクシア株式会社 | 超伝導ストリップ、粒子検出装置および粒子検出方法 |
US11402520B2 (en) | 2018-07-25 | 2022-08-02 | Kioxia Corporation | Particle detector, image generation device, and image generation method |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109921903B (zh) * | 2019-03-26 | 2021-10-01 | 北京信而泰科技股份有限公司 | 一种量子密钥成码率真实性检测的系统、方法和装置 |
FI129128B (en) * | 2020-02-04 | 2021-07-30 | Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy | Self-resetting single-lease microwave photodetector |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004019777A (ja) * | 2002-06-14 | 2004-01-22 | Jatco Ltd | 車両用無段変速機のスリップ防止装置 |
JP2004363485A (ja) * | 2003-06-06 | 2004-12-24 | Japan Science & Technology Agency | 光−磁束変換型入力インターフェース回路 |
JP2014529923A (ja) * | 2011-08-03 | 2014-11-13 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | デジタルシリコン光電子増倍管アレイに関する位置敏感な読み出しモード |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3149299A (en) * | 1961-03-28 | 1964-09-15 | Little Inc A | Electronic devices and process for forming same |
US6812464B1 (en) | 2000-07-28 | 2004-11-02 | Credence Systems Corporation | Superconducting single photon detector |
CN101339077A (zh) | 2008-05-14 | 2009-01-07 | 南京大学 | 一种基于超导薄膜材料的单光子探测器及其制造方法 |
JP5470654B2 (ja) | 2010-02-25 | 2014-04-16 | 独立行政法人情報通信研究機構 | 超伝導単一光子検出器の実装方法 |
US8971977B2 (en) * | 2011-01-17 | 2015-03-03 | Hypres, Inc. | Superconducting devices with ferromagnetic barrier junctions |
JP5846626B2 (ja) * | 2011-07-12 | 2016-01-20 | 国立研究開発法人情報通信研究機構 | 超伝導単一光子検出システムおよび超伝導単一光子検出方法 |
-
2015
- 2015-06-19 JP JP2015123764A patent/JP6528042B2/ja active Active
-
2016
- 2016-06-15 CN CN201680035554.2A patent/CN107735655B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2016-06-15 WO PCT/JP2016/067747 patent/WO2016204168A1/ja active Application Filing
- 2016-06-15 EP EP16811642.4A patent/EP3312575B1/en active Active
- 2016-06-15 US US15/736,381 patent/US10605655B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004019777A (ja) * | 2002-06-14 | 2004-01-22 | Jatco Ltd | 車両用無段変速機のスリップ防止装置 |
JP2004363485A (ja) * | 2003-06-06 | 2004-12-24 | Japan Science & Technology Agency | 光−磁束変換型入力インターフェース回路 |
JP2014529923A (ja) * | 2011-08-03 | 2014-11-13 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | デジタルシリコン光電子増倍管アレイに関する位置敏感な読み出しモード |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
BERDIYOROV, G. R. ET AL.: "Spatially dependent sensitivity of supercoducting meanders as single-photon detectors", APPL. PHYS. LETT., vol. Volume 100, Issue 26, JPN6016032817, 25 June 2012 (2012-06-25), pages 262603 - 1, ISSN: 0003927480 * |
SAHIN, D. ET AL.: "Waveguide Nanowire Superconducting Single-Photon Detectors Fabricated on GaAs and the Study of Their", IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, vol. 21, no. 2, JPN6016032821, March 2015 (2015-03-01), pages 3800210 - 1, ISSN: 0003927482 * |
YAMASHITA, T. ET AL.: "Origin of intrinsic dark count in supercoducting nanowire single-photon detectors", APPL. PHYS. LETT., vol. Volume 99, Issue 16, JPN6016032819, 17 October 2011 (2011-10-17), pages 161105 - 1, ISSN: 0003927481 * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020009841A (ja) * | 2018-07-04 | 2020-01-16 | キオクシア株式会社 | 超伝導ストリップ、粒子検出装置および粒子検出方法 |
JP2020008353A (ja) * | 2018-07-04 | 2020-01-16 | キオクシア株式会社 | 超伝導ストリップ、粒子検出装置および粒子検出方法 |
US10962657B2 (en) | 2018-07-04 | 2021-03-30 | Toshiba Memory Corporation | Superconducting element, particle detection device, and particle detection method |
US11211541B2 (en) | 2018-07-04 | 2021-12-28 | Toshiba Memory Corporation | Superconducting element, particle detection device, and particle detection method |
JP7066554B2 (ja) | 2018-07-04 | 2022-05-13 | キオクシア株式会社 | 超伝導ストリップ、粒子検出装置および粒子検出方法 |
JP7143130B2 (ja) | 2018-07-04 | 2022-09-28 | キオクシア株式会社 | 超伝導ストリップ、粒子検出装置および粒子検出方法 |
US11402520B2 (en) | 2018-07-25 | 2022-08-02 | Kioxia Corporation | Particle detector, image generation device, and image generation method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3312575A1 (en) | 2018-04-25 |
WO2016204168A1 (ja) | 2016-12-22 |
US20180188107A1 (en) | 2018-07-05 |
CN107735655B (zh) | 2020-03-10 |
CN107735655A (zh) | 2018-02-23 |
JP6528042B2 (ja) | 2019-06-12 |
EP3312575A4 (en) | 2019-03-20 |
US10605655B2 (en) | 2020-03-31 |
EP3312575B1 (en) | 2020-08-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2016204168A1 (ja) | 光子検出装置及び光子検出方法 | |
Esmaeil Zadeh et al. | Single-photon detectors combining high efficiency, high detection rates, and ultra-high timing resolution | |
US11029203B2 (en) | Gated superconducting photon detector | |
JP5846626B2 (ja) | 超伝導単一光子検出システムおよび超伝導単一光子検出方法 | |
Sprengers et al. | Waveguide superconducting single-photon detectors for integrated quantum photonic circuits | |
Yan et al. | An ultra low noise telecom wavelength free running single photon detector using negative feedback avalanche diode | |
Miki et al. | Superconducting single photon detectors integrated with single flux quantum readout circuits in a cryocooler | |
US20130143744A1 (en) | Superconducting nanowire avalanche photodetectors (snaps) with fast reset time | |
Wolff et al. | Broadband waveguide-integrated superconducting single-photon detectors with high system detection efficiency | |
JP6684400B2 (ja) | 超伝導単一光子検出器 | |
RU2346357C1 (ru) | Сверхпроводниковый фотонный детектор видимого и инфракрасного диапазонов излучения, различающий число фотонов | |
Bourennane et al. | Single-photon counters in the telecom wavelength region of 1550 nm for quantum information processing | |
Zhang et al. | Suppressing dark counts of multimode-fiber-coupled superconducting nanowire single-photon detector | |
JP2018100946A (ja) | 光子検出装置及び光子検出方法 | |
Santavicca et al. | Jitter characterization of a dual-readout SNSPD | |
US11747196B1 (en) | Integrated superconducting nanowire digital photon detector | |
Miyajima et al. | Single-flux-quantum signal processors monolithically integrated with a superconducting nanostrip single-photon detector array | |
JP2014049714A (ja) | 超伝導ナノ細線単一光子検出装置 | |
JP6206837B2 (ja) | 超伝導単一光子検出器およびその受光配線の構造決定方法 | |
Albota et al. | Single photon detection of degenerate photon pairs at 1.55 μm from a periodically poled lithium niobate parametric downconverter | |
Shiu et al. | A simple monolithically integrated optical receiver consisting of an optical preamplifier and a pin photodiode | |
Mattioli et al. | Waveguide-integrated niobium-nitride detectors for on-chip quantum nanophotonics | |
JPH09237923A (ja) | 超電導回路 | |
Tossoun et al. | 1310 nm quantum dot waveguide avalanche photodiode heterogeneously integrated on silicon | |
Yamashita et al. | Parallel bias and readout techniques toward realization of large-scale SSPD array with SFQ circuit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180528 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20180528 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20181204 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190124 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190312 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190325 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6528042 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |