KR20160048436A - Apparatus for Detecting Single Photon and Method for the same - Google Patents

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Abstract

A single photon detection device can comprise: a first amplifier which amplifies a first gating signal; a first photon detector which detects a single photon according to the amplified first gating signal; a second photon detector which detects a single photon according to a second gating signal; and a mixer which combines an output of the first photon detector with an output of the second photon detector. Also, the single photon detection device can further comprise a second amplifier which amplifies the second gating signal and delivers the amplified second gating signal to the second photon detector. The first amplifier and the second amplifier have variable amplification ratios such that a difference between background signals of the first photon detector and the second photon detector can be adjusted. According to an aspect of the present invention, a single photon detection device and a single photon detection method, which have a low after-pulse noise, high accuracy in detecting a single photon, and the same count rate as a gating frequency, can be provided.

Description

단일 광자 검출 장치 및 단일 광자 검출 방법{Apparatus for Detecting Single Photon and Method for the same}[0001] The present invention relates to a single photon detection apparatus and a single photon detection method,

실시예들은 단일 광자를 검출하는 장치 및 검출하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로, 복수의 광자 검출기를 사용하여 단일 광자를 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.Embodiments relate to an apparatus and method for detecting a single photon, and more specifically to an apparatus and method for detecting a single photon using a plurality of photon detectors.

단일 광자를 검출할 수 있는 단일 광자 검출기는 양자 암호 시스템의 중요한 구성 요소일 뿐만 아니라 라이더(lidar) 센서, 광학 실험 등에서도 매우 유용하게 사용된다. 일반적으로, 단일 광자 검출기로서 애벌런치 포토 다이오드(Avalanche Photo Diode; APD)가 사용되며, APD는 단일 광자를 검출하기 위하여 내부 이득이 무한대에 달하는 가이거 모드(Geiger mode)에서 동작한다. A single photon detector capable of detecting a single photon is not only an important component of a quantum cryptography system, but is also very useful in lidar sensors, optical experiments, and the like. In general, an avalanche photodiode (APD) is used as a single photon detector, and the APD operates in a Geiger mode in which the internal gain reaches infinity to detect a single photon.

한편, APD의 게이팅 신호가 예를 들면 약 1GHz 이상의 고주파수를 가질 경우, 게이팅(gating) 신호로서 큰 진폭을 갖는 사각파를 생성하는 데에 현재 기술적 한계가 있는 실정이다. 이 때문에, 고속 게이팅의 경우 광자를 검출하더라도 상대적으로 크기가 약한 애벌런치가 발생하게 된다. 그러나, APD가 가이거 모드에서 동작할 때에는 백그라운드 신호가 발생하기 때문에, 크기가 약한 애벌런치의 경우 백그라운드 신호와의 구분이 어려워 광자 검출의 정확성이 감소되는 문제점이 있다. On the other hand, when the gating signal of the APD has a high frequency of about 1 GHz or more, for example, there is a technical limitation in generating a square wave having a large amplitude as a gating signal. For this reason, in the case of high-speed gating, even when photons are detected, relatively small avalanche occurs. However, since the background signal is generated when the APD operates in the Geiger mode, it is difficult to distinguish the APD from the background signal in the case of a weak avalanche, which reduces the accuracy of the photon detection.

이를 해결하기 위해 초과 바이어스 전압(excess bias voltage)을 증가시킴으로써 광자 검출의 정확도를 높일 수 있으나, 이 경우, APD의 애프터펄스 노이즈(after pulse noise)도 함께 증가하는 단점이 있다. 특히, 게이팅 신호의 주파수가 높을수록 게이팅 시간 간격이 짧아져 애프터펄스 노이즈가 충분히 소멸되지 않게 된다. In order to solve this problem, it is possible to increase the accuracy of photon detection by increasing the excess bias voltage. However, in this case, there is also a disadvantage that the after pulse noise of the APD also increases. In particular, the higher the frequency of the gating signal is, the shorter the gating time interval becomes, and the after-pulse noise is not sufficiently eliminated.

이를 해결하기 위해, 도 1에 도시된 구조의 단일 광자 검출 장치가 애프터펄스 노이즈를 감소시키기 위한 기술로서 제안된 바 있다. 도 1의 단일 광자 검출기는, APD(11)의 출력 신호가 전력 분배기(12)의 두 개의 포트로 전달되고, 그 중 하나의 포트의 출력신호만 지연선(13)을 통과하게 한다. 이에 따라, APD(11)의 출력 신호 및 게이팅 주기만큼 지연된 APD(11)의 출력 신호가 결합기(14)로 입력되고, 결합기(14)는 두 입력 신호의 비교 결과를 출력함으로써 애벌런치의 발생 여부를 판단할 수 있다.To solve this problem, a single photon detection apparatus having the structure shown in Fig. 1 has been proposed as a technique for reducing after-pulse noise. The single photon detector of Figure 1 allows the output signal of APD 11 to be delivered to two ports of power splitter 12 and only the output signal of one of them passes through delay line 13. [ Accordingly, the output signal of the APD 11 and the output signal of the APD 11 delayed by the gating period are input to the combiner 14, and the combiner 14 outputs the comparison result of the two input signals, Can be determined.

도 1의 단일 광자 검출기는 애프터펄스 노이즈를 감소시킬 수 있는 장점이 있으나, APD의 출력 신호 및 동일한 APD의 지연된 출력 신호를 비교하므로, 애벌런치 계수율(count rate)이 게이팅 주파수의 절반으로 감소하는 문제가 생긴다. The single photon detector of FIG. 1 has the advantage of reducing the after-pulse noise. However, since the output signal of the APD and the delayed output signal of the same APD are compared, the avalanche count rate is reduced to half of the gating frequency .

US 2010/0111305 A1US 2010/0111305 A1

본 발명의 일 측면에 의하면, 낮은 애프터펄스 노이즈, 단일 광자 검출의 높은 정확도 및 게이팅 주파수와 동일한 계수율을 가질 수 있는 단일 광자 검출 장치 및 방법을 제공할 수 있다.According to an aspect of the present invention, it is possible to provide a single photon detection apparatus and method that can have a low after-pulse noise, a high accuracy of single photon detection, and a counting rate equal to the gating frequency.

일 실시예에 따른 단일 광자 검출 장치는, 제 1 게이팅 신호를 증폭하는 제 1 증폭기; 증폭된 상기 제 1 게이팅 신호에 따라 단일 광자를 검출하는 제 1 광자 검출기; 제 2 게이팅 신호에 따라 단일 광자를 검출하는 제 2 광자 검출기; 및 상기 제 1 광자 검출기의 출력과 상기 제 2 광자 검출기의 출력을 결합하는 결합기를 포함할 수 있다.A single photon detection apparatus according to an embodiment includes: a first amplifier that amplifies a first gating signal; A first photon detector for detecting a single photon in accordance with the amplified first gating signal; A second photon detector for detecting a single photon in accordance with a second gating signal; And a coupler coupling the output of the first photon detector and the output of the second photon detector.

일 실시예에 따른 단일 광자 검출 방법은, 제 1 게이팅 신호를 증폭하는 단계; 증폭된 상기 제 1 게이팅 신호를 제 1 광자 검출기로 입력하는 단계; 제 2 게이팅 신호를 제 2 광자 검출기로 입력하는 단계; 및 상기 제 1 광자 검출기의 출력 신호와 상기 제 2 광자 검출기의 출력 신호를 결합하는 단계를 포함할 수 있다.A single photon detection method according to an embodiment includes: amplifying a first gating signal; Inputting the amplified first gating signal to a first photon detector; Inputting a second gating signal to a second photon detector; And combining the output signal of the first photon detector with the output signal of the second photon detector.

본 발명의 일 측면에 따른 단일 광자 검출 장치에 따르면, 상대적으로 크기가 약한 애벌런치도 높은 정확도로 검출함으로써, 예를 들면 양자 키 분배 시스템이 고속으로 동작할 때에도 단일 광자를 정밀하게 검출할 수 있다. 또한, 애프터펄스 노이즈를 감소시킴으로써 양자 비트 에러율(Quantum Bit Error Rate; QBER)을 감소시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 단일 광자 검출 횟수의 계수율을 증가시킬 수 있기 때문에, 더욱 효율적으로 단일 광자를 검출할 수 있다.According to the single photon detection apparatus according to an aspect of the present invention, by detecting the relatively small avalanche with high accuracy, for example, even when the quantum key distribution system is operating at high speed, it can accurately detect a single photon . Also, the quantum bit error rate (QBER) can be reduced by reducing the after-pulse noise. In addition, since the counting rate of the number of single photon detections can be increased, a single photon can be detected more efficiently.

도 1은 종래의 단일 광자 검출 장치의 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 광자 검출 장치의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 단일 광자가 검출될 경우의 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 광자 검출 장치의 광자 검출기 및 결합기의 출력을 나타내는 예시적인 그래프이다.
도 4는 광자가 검출되는 경우와 검출되지 않을 경우의 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 광자 검출 장치의 광자 검출기 및 결합기의 출력 파형을 나타내는 예시적인 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단일 광자 검출 장치의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단일 광자 검출 장치의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 광자 검출 방법의 순서를 나타내는 흐름도이다.
1 is a schematic diagram of a conventional single photon detection device.
2 is a diagram showing a schematic structure of a single photon detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary graph illustrating the output of a photon detector and combiner of a single photon detection device according to an embodiment of the present invention when a single photon is detected.
4 is an exemplary graph showing the output waveforms of a photon detector and combiner of a single photon detection device according to an embodiment of the present invention when photons are detected and not detected.
5 is a diagram showing a schematic structure of a single photon detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing a schematic structure of a single photon detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a procedure of a single photon detection method according to an embodiment of the present invention.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 광자 검출 장치의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다. 2 is a diagram showing a schematic structure of a single photon detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참고하면, 일 실시예에 따른 단일 광자 검출 장치(20)는 제 1 게이팅 신호를 증폭하는 제 1 증폭기(21), 증폭된 상기 제 1 게이팅 신호에 따라 단일 광자를 검출하는 제 1 광자 검출기(22), 제 2 게이팅 신호에 따라 단일 광자를 검출하는 제 2 광자 검출기(23) 및 제 1 광자 검출기(22)의 출력과 제 2 광자 검출기(23)의 출력을 결합하는 결합기(24)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, a single photon detection apparatus 20 according to an embodiment includes a first amplifier 21 for amplifying a first gating signal, a second photon detector 21 for detecting a single photon in accordance with the amplified first gating signal, A second photon detector 23 for detecting a single photon in accordance with the second gating signal and a coupler 24 for combining the output of the first photon detector 22 and the output of the second photon detector 23, . ≪ / RTI >

제 1 광자 검출기(22) 또는 제 2 광자 검출기(23)는 예를 들면 애벌런치 포토 다이오드(Avalanche Photo Diode; APD)일 수 있다. 제 1 광자 검출기(22) 는 제 1 증폭기(21)에 의해 증폭된 제 1 게이팅 신호에 의해 게이팅되며, 제 2 광자 검출기(23)를 게이팅하는 제 2 게이팅 신호는 펄스 생성기 등으로부터 입력된 게이트 펄스(gate pulse)일 수 있다.The first photon detector 22 or the second photon detector 23 may be, for example, an Avalanche Photo Diode (APD). The first photon detector 22 is gated by a first gating signal amplified by the first amplifier 21 and the second gating signal gating the second photon detector 23 is gated by a gate pulse (gate pulse).

제 1 증폭기(21)는 제 1 광자 검출기(22)를 게이팅하기 위한 게이팅 신호 또는 게이팅 펄스를 증폭한다. 도 2에서 제 1 증폭기(21)는 예시적으로 제 1 광자 검출기(22)에 연결된 것으로 도시된 것일 뿐, 제 1 증폭기(21)는 제 2 광자 검출기(23)에 연결되어 있을 수도 있다. The first amplifier 21 amplifies a gating signal or a gating pulse for gating the first photon detector 22. In Figure 2, the first amplifier 21 is illustratively shown coupled to the first photon detector 22, and the first amplifier 21 may be coupled to the second photon detector 23.

실시예들에 따른 단일 광자 검출 장치는 복수의 광자 검출기를 포함하며, 각각의 광자 검출기는 미세한 특성 차이를 갖는다. 이러한 소자의 특성 차이 때문에, 각각의 광자 검출기는 크기가 서로 다른 백그라운드(background) 신호를 가질 수 있다. 따라서, 제 1 증폭기(21)는 제 1 광자 검출기(22)로 입력되는 게이팅 신호를 증폭함으로써, 제 1 광자 검출기(22)의 백그라운드 신호와 제 2 광자 검출기(23)의 백그라운드 신호의 차이를 조정한다. 예를 들면, 제 1 광자 검출기(22)의 백그라운드 신호와 제 2 광자 검출기(23)의 백그라운드 신호는 동일해 지도록 조정될 수 있다. 이 때, 제 1 증폭기(21)는 예를 들면 가변저항을 포함함으로써 가변적인 증폭비(gain)를 가질 수 있다.The single photon detection apparatus according to the embodiments includes a plurality of photon detectors, each of which has a minute characteristic difference. Because of the difference in characteristics of these devices, each photon detector can have different background signals of different sizes. Therefore, the first amplifier 21 amplifies the gating signal input to the first photon detector 22, thereby adjusting the difference between the background signal of the first photon detector 22 and the background signal of the second photon detector 23 do. For example, the background signal of the first photon detector 22 and the background signal of the second photon detector 23 may be adjusted to be identical. At this time, the first amplifier 21 may have a variable amplification gain by including, for example, a variable resistor.

결합기(24)는 제 1 광자 검출기(22)의 출력 신호와 제 2 광자 검출기(23)의 출력 신호를 입력으로 받아 두 신호를 결합한다. 예를 들면, 결합기(24)는 제 1 광자 검출기(22)의 출력 신호로부터 제 2 광자 검출기(23)의 신호를 감산함으로써 두 신호의 차이를 나타내는 신호를 출력할 수 있다. 이 때, 결합기(24)는 두 신호를 차동 증폭함으로써 두 신호의 차이를 출력하는 차동증폭기(differential amplifier)일 수 있다.The coupler 24 receives the output signal of the first photon detector 22 and the output signal of the second photon detector 23 and combines the two signals. For example, the coupler 24 may output a signal indicative of the difference between the two signals by subtracting the signal of the second photon detector 23 from the output signal of the first photon detector 22. In this case, the combiner 24 may be a differential amplifier that outputs the difference between the two signals by differentially amplifying the two signals.

일 실시예에 따른 단일 광자 검출 장치에서 단일 광자가 검출될 경우의 광자 검출기 및 결합기의 예시적 출력을 도 3을 참조하여 설명한다. An exemplary output of a photon detector and combiner when a single photon is detected in a single photon detection apparatus according to one embodiment will now be described with reference to Fig.

복수의 광자 검출기를 포함하는 단일 광자 검출 장치에서는, 마하젠더 간섭계(Mach-Zehnder Interferometer) 현상에 의해 복수의 광자 검출기 중 하나의 광자 검출기에서만 광자가 검출된다. 즉, 제 1 광자 검출기 및 제 2 광자 검출기 중 항상 한 쪽에서만 애벌런치 신호가 발생한다. In a single photon detection apparatus including a plurality of photon detectors, a photon is detected in only one of the plurality of photon detectors by a Mach-Zehnder interferometer phenomenon. That is, the avalanche signal is always generated from only one of the first photon detector and the second photon detector.

예를 들면, 양자 키 분배 시스템의 수신부(Bob)의 빔 스플리터(beam splitter)에 의해 나누어진 두 빛 펄스가 송신부(Alice)를 거쳐 다시 수신부(Bob) 돌아와 보강간섭을 일으킬 경우, 제 1 광자 검출기가 클릭(click)되어 제 1 광자 검출기로부터 애벌런치 신호(31)가 출력된다. 반면, 제 2 광자 검출기는 클릭되지 않기 때문에 백그라운드 신호(32)만을 출력한다. 이후, 결합기는 제 2 광자 검출기의 출력 신호(32)로부터 제 1 광자 검출기의 출력 신호(31)를 감산하여 두 신호의 차이를 나타내는 신호(33)를 출력함으로써 크기가 약한 애벌런치가 발생한 경우에도 피크를 출력할 수 있게 된다. 따라서, 결합기는 출력 신호로서 예를 들면 음의 피크를 출력하여 약한 애벌런치도 검출할 수 있도록 한다. For example, when two light pulses divided by a beam splitter of a receiving part Bob of a quantum key distribution system return through a transmitting part (Alice) to a receiving part (Bob) and cause constructive interference, the first photon detector Is clicked to output the avalanche signal 31 from the first photon detector. On the other hand, the second photon detector outputs only the background signal 32 because it is not clicked. Thereafter, the coupler subtracts the output signal 31 of the first photon detector from the output signal 32 of the second photon detector and outputs a signal 33 indicative of the difference between the two signals, so that even when a weak avalanche occurs It is possible to output a peak. Therefore, the coupler outputs, for example, a negative peak as an output signal, so that even a weak avalanche can be detected.

한편, 상쇄간섭의 경우, 제 1 광자 검출기는 클릭되지 않아 백그라운드 신호(34)만을 출력하고, 클릭된 제 2 광자 검출기는 애벌런치 신호(35)를 출력한다. 따라서, 결합기는 예를 들면 제 2 광자 검출기의 출력 신호(35)로부터 제 1 광자 검출기의 출력 신호(34)를 감산함으로써 양의 피크를 갖는 신호(36)를 출력한다. On the other hand, in the case of destructive interference, the first photon detector is not clicked to output only the background signal 34, and the clicked second photon detector outputs the avalanche signal 35. Thus, the combiner outputs a signal 36 having a positive peak by subtracting the output signal 34 of the first photon detector from the output signal 35 of the second photon detector, for example.

다시 도 2를 참고하면, 일 실시예에 따른 단일 광자 검출 장치(20)는 결합기(24)와 연결된 비교기(25)를 더 포함할 수 있으며, 상기 특정 값은 비교기(25)에 미리 저장되어 있을 수 있다. 비교기(25)는 애벌런치 신호를 포함하는 결합기(24)의 출력 신호와 특정 DC값을 비교하여 단일 광자의 검출 여부를 확인할 수 있다. 이 때, 비교기(25)는 결합기(24)의 출력 신호를 특정 양의 값과 비교하는 제 1 비교기(26) 및 결합기(24)의 출력 신호를 특정 음의 값과 비교하는 제 2 비교기(27)를 포함할 수 있다. Referring again to FIG. 2, the single photon detection apparatus 20 according to an embodiment may further include a comparator 25 connected to the coupler 24, and the specific value may be previously stored in the comparator 25 . The comparator 25 can compare the output signal of the combiner 24 including the avalanche signal with a specific DC value to determine whether a single photon is detected. At this time, the comparator 25 includes a first comparator 26 for comparing the output signal of the combiner 24 with a specific positive value, and a second comparator 27 for comparing the output signal of the combiner 24 with a specific negative value ).

예를 들면, 도 3의 출력 파형에서와 같이, 제 1 광자 검출기가 클릭되어 결합기가 음의 피크를 갖는 신호(33)를 출력한 경우, 제 2 비교기는 결합기의 출력 신호를 문턱 레벨(threshold level)인 특정 음의 값과 비교한다. 결합기의 출력 신호가 문턱 레벨과 같거나 문턱 레벨보다 낮은 값을 가질 경우, 제 2 비교기는 광자가 검출되었다고 판단하며, 구체적으로 제 1 광자 검출기에서 광자가 검출되었음을 판단할 수 있다. For example, as in the output waveform of Figure 3, when the first photon detector is clicked and the coupler outputs a signal 33 having a negative peak, the second comparator compares the output signal of the coupler with a threshold level ) With a specific sound value. If the output signal of the combiner is equal to or less than the threshold level, the second comparator determines that the photon has been detected, and specifically can determine that the photon has been detected in the first photon detector.

유사한 과정으로, 제 1 비교기는 결합기의 출력 신호를 문턱 레벨인 특정 양의 값과 비교하여, 출력 신호가 문턱 레벨 이상인 경우, 제 2 광자 검출기에서 광자가 검출되었음을 알 수 있다. In a similar process, the first comparator compares the output signal of the coupler with a specific amount of the threshold level, and if the output signal is above the threshold level, the photon is detected in the second photon detector.

단일 광자 검출 장치가 양자 암호 시스템에 적용될 경우, 비교기는 제 1 광자 검출기에서 광자가 검출된 경우와 제 2 광자 검출기에서 광자가 검출된 경우를 구분하여, 제 1 광자 검출기에서 광자가 검출된 경우 0을 출력하고, 제 2 광자 검출기에서 광자가 검출된 경우 1을 출력함으로써 비밀 키(secure key)를 생성하기 위한 비트들을 출력할 수 있다. When the single photon detection apparatus is applied to the quantum cryptography system, the comparator distinguishes between the case where the photon is detected in the first photon detector and the case in which the photon is detected in the second photon detector, and when the photon is detected in the first photon detector, And outputting 1 when a photon is detected in the second photon detector, thereby outputting bits for generating a secure key.

도 4는 광자가 검출되는 경우와 검출되지 않을 경우의 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 광자 검출 장치의 광자 검출기 및 결합기의 출력 파형을 나타내는 예시적인 그래프이다.4 is an exemplary graph showing the output waveforms of a photon detector and combiner of a single photon detection device according to an embodiment of the present invention when photons are detected and not detected.

도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 광자 검출기와 제 2 광자 검출기를 게이팅하기 위한 게이트 펄스(40)는 일정한 주기의 사각파일 수 있다. As shown in FIG. 4, the gate pulse 40 for gating the first photon detector and the second photon detector may be a square file of a constant period.

광자가 검출되지 않을 경우, 복수의 광자 검출기는 신호(41) 및 신호(42)와 같이 백그라운드 신호만을 출력한다. 백그라운드 신호는 게이트 펄스(40)에 게이팅되어 나타난다. When no photons are detected, the plurality of photon detectors output only background signals, such as signal 41 and signal 42. The background signal appears gated to the gate pulse 40.

반면, 광자가 검출된 경우 복수의 광자 검출기의 예시적인 출력은 신호(43)및 신호(44)에 나타난 바와 같다. 제 1 광자 검출기의 출력 신호(43)는 게이트 펄스(40)의 도시된 두 번째 주기에서 약한 애벌런치 신호를 포함하며, 네 번째 주기에서 강한 애벌런치 신호를 포함한다. 즉, 두 번째 및 네 번째 주기에 제 1 광자 검출기에서 단일 광자가 검출된다. 한편, 제 2 광자 검출기의 출력 신호(44)는 게이트 펄스(40)의 도시된 여섯 번째 주기에서 약한 애벌런치 신호를 포함하며, 여덟 번째 주기에서 강한 애벌런치 신호를 포함한다. 즉, 여섯 번째 및 여덟 번째 주기에는 제 2 광자 검출기에서 단일 광자가 검출된다. On the other hand, when photons are detected, the exemplary outputs of the plurality of photon detectors are as shown in signal 43 and signal 44. The output signal 43 of the first photon detector comprises a weak avalanche signal in the second illustrated period of the gate pulse 40 and a strong avalanche signal in the fourth period. That is, in the second and fourth periods, a single photon is detected in the first photon detector. On the other hand, the output signal 44 of the second photon detector includes a weak avalanche signal in the sixth illustrated period of the gate pulse 40, and a strong avalanche signal in the eighth period. That is, in the sixth and eighth periods, a single photon is detected in the second photon detector.

결합기의 출력 신호(45)를 살펴보면, 단일 광자가 검출된 모든 구간에서 음 또는 양의 피크를 나타내며, 약한 애벌런치 신호에 대하여는 낮은 피크를, 강한 애벌런치 신호에 대하여는 높은 피크를 나타낸다. 결합기의 출력 신호(45)는 제 1 광자 검출기에서 검출된 경우 음의 피크를, 제 2 광자 검출기에서 검출된 경우 양의 피크를 나타냄으로써 어느 광자 검출기에서 언제 광자가 검출되었는지 구분할 수 있도록 한다.Looking at the output signal 45 of the combiner, it represents a negative or positive peak in all the intervals in which a single photon is detected, a low peak for a weak avalanche signal, and a high peak for a strong avalanche signal. The output signal 45 of the combiner indicates a negative peak when detected at the first photon detector and a positive peak when detected at the second photon detector so that it is possible to identify at which photon detector the photon was detected.

예를 들면, 일 실시예에서, 제 1 비교기는 양의 DC값과 신호(45)를 비교하여 상기 양의 DC값 이상인 신호가 나타나는 구간, 즉, 여섯 번째 및 여덟 번째 주기에서 제 2 광자 검출기에서 광자가 검출되었음을 알 수 있다. 마찬가지로 제 2 비교기는 음의 DC값과 신호(45)를 비교하여 상기 음의 DC값보다 낮은 신호가 나타나는 구간, 즉, 두 번째 및 네 번째 주기에서 제 1 광자 검출기에서 광자가 검출되었음을 알 수 있다.For example, in one embodiment, the first comparator may compare the signal 45 with a positive DC value to determine whether the signal at or above the positive DC value appears, i.e., at the sixth and eighth periods, It can be seen that a photon has been detected. Likewise, the second comparator compares the negative DC value with the signal 45 to find that photons have been detected in the first photon detector in the second, and fourth, periods when a signal below the negative DC value appears .

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단일 광자 검출 장치의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.5 is a diagram showing a schematic structure of a single photon detection apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참고하면, 다른 실시예에 따른 단일 광자 검출 장치(500)는 제 1 증폭기(501), 제 1 광자 검출기(503), 제 2 광자 검출기(504), 결합기(507)에 더불어 제 2 증폭기(502)를 포함할 수 있다. 5, a single photon detection apparatus 500 according to another embodiment includes a first amplifier 501, a first photon detector 503, a second photon detector 504, a combiner 507, An amplifier 502 may be included.

제 2 증폭기(502)는 제 2 광자 검출기(504)로 입력되는 제 2 게이팅 신호를 증폭함으로써, 제 1 증폭기(501)와 함께, 제 1 광자 검출기(503)의 백그라운드 신호와 제 2 광자 검출기(504)의 백그라운드 신호의 차이를 조정한다. 이 때, 제 2 증폭기(502)는 예를 들면 가변저항을 포함함으로써 가변적인 증폭비를 가질 수 있으며, 이로써 복수의 광자 검출기의 백그라운드 신호를 동일하게 만들 수 있다. The second amplifier 502 amplifies the second gating signal input to the second photon detector 504 so that the background signal of the first photon detector 503 and the second photon detector 503 together with the first amplifier 501 504 in the background signal. At this time, the second amplifier 502 may have a variable amplification ratio by including, for example, a variable resistor, thereby making the background signals of the plurality of photon detectors the same.

일 실시예에서, 단일 광자 검출 장치(500)는 제 1 광자 검출기(503)의 출력 신호를 증폭하는 제 3 증폭기(505) 및 제 2 광자 검출기(504)의 출력 신호를 증폭하는 제 4 증폭기(506)를 더 포함할 수 있다. 게이팅 신호의 크기가 예를 들면 3V 정도로 작을 경우, 제 1 및 제 2 광자 검출기(503, 504)의 출력 신호 또한 작은 값을 갖기 때문에, 추후 신호의 비교 또는 관찰을 위해서는 광자 검출기의 출력 신호를 증폭하는 것이 유리하다. 이 때, 제 3 증폭기(505) 및 제 4 증폭기(506)는 예를 들면 가변저항을 포함함으로써 가변적인 증폭비를 가질 수 있다. In one embodiment, the single photon detection apparatus 500 includes a third amplifier 505 for amplifying the output signal of the first photon detector 503 and a fourth amplifier (not shown) for amplifying the output signal of the second photon detector 504 506). Since the output signals of the first and second photon detectors 503 and 504 also have a small value when the magnitude of the gating signal is small, for example, about 3V, the output signal of the photon detector is amplified . At this time, the third amplifier 505 and the fourth amplifier 506 may have a variable amplification ratio, for example, by including a variable resistor.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단일 광자 검출 장치의 개략적인 구조도로서, 이하 도 6을 참고하여 단일 광자 검출 장치의 동작을 설명한다.FIG. 6 is a schematic structural view of a single photon detection apparatus according to another embodiment of the present invention, and the operation of the single photon detection apparatus will be described with reference to FIG.

단일 광자 검출 장치에 포함된 FPGA(Field Programmable Gate Array)(610)는 광자 검출기를 게이팅하기 위한 펄스를 생성하는 펄스 생성기(611)를 포함하며, 펄스 생성기(611)는 서로 다른 게이트 펄스를 생성하는 복수의 채널을 포함한다. 펄스 생성기(611)에서 생성된, 예를 들면 도 3에 도시된 게이트 펄스(40)와 같은 제 1 게이팅 신호 및 제 2 게이팅 신호는 각각 제 1 증폭기(601) 및 제 2 증폭기(602)에 전달되어, 제 1 광자 검출기(603) 및 제 2 광자 검출기(604)의 백그라운드 신호가 차이를 갖지 않도록 증폭된다. 증폭된 게이팅 신호는 바이어스 전압(613)이 인가되는 바이어스 티(Bias Tee)(614)에 전달되고, 바이어스 티(614)는 제 1 광자 검출기(603) 및 제 2 광자 검출기(604)에 게이팅 신호를 전달한다. A Field Programmable Gate Array (FPGA) 610 included in the single photon detection apparatus includes a pulse generator 611 that generates pulses for gating the photon detectors, and the pulse generator 611 generates different gate pulses And includes a plurality of channels. A first gating signal and a second gating signal, such as the gate pulse 40 shown in FIG. 3, for example, generated in the pulse generator 611 are transmitted to the first amplifier 601 and the second amplifier 602, respectively So that the background signals of the first photon detector 603 and the second photon detector 604 are amplified so as not to make a difference. The amplified gating signal is transmitted to a Bias Tee 614 to which a bias voltage 613 is applied and a bias tee 614 is applied to the first photon detector 603 and the second photon detector 604, .

제 1 광자 검출기(603) 및 제 2 광자 검출기(604)의 출력 신호는 제 3 증폭기(605) 및 제 4 증폭기(606)를 거쳐 신호의 분석 및 관찰이 용이한 크기로 증폭되어 결합기(607)로 입력된다. 결합기(607)는 두 신호가 상이한 부분에서 피크를 나타내는 신호를 출력하고, 결합기(607)의 출력 신호는 양의 값과 비교하는 제 1 비교기(608) 및 음의 값과 비교하는 제 2 비교기(609)에 입력된다. 애벌런치 신호의 발생을 나타내는 비교기(608, 609)의 출력은 카운터(612)가 포함된 FPGA(610)로 입력된다. The output signals of the first photon detector 603 and the second photon detector 604 are amplified by the third amplifier 605 and the fourth amplifier 606 to an amplitude that facilitates analysis and observation of the signal, . The combiner 607 outputs a signal indicative of a peak at a different portion of the two signals, a first comparator 608 for comparing the output signal of the combiner 607 with a positive value, and a second comparator 609). The outputs of the comparators 608 and 609 indicating the occurrence of the avalanche signal are input to the FPGA 610 including the counter 612.

도 6에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 단일 광자 검출 장치는 비교기(608, 609)의 출력 신호에 따라 단일 광자의 검출 횟수를 계수하는 카운터(612)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 카운터(612)는, 어떠한 광자 검출기에서 몇 개의 광자가 검출되었는지를 구분하기 위하여, 제 1 비교기(608)의 출력 신호에 포함된 피크를 계수하는 제 1 카운터 및 제 2 비교기(609)의 출력 신호에 포함된 피크를 계수하는 제 2 카운터를 포함할 수 있다. 6, the single photon detection apparatus according to an embodiment may further include a counter 612 for counting the number of times of detection of a single photon in accordance with the output signal of the comparators 608 and 609. At this time, the counter 612 includes a first counter 609 and a second comparator 609 for counting the peaks included in the output signal of the first comparator 608 to identify how many photons are detected in any photon detectors. And a second counter for counting the peak included in the output signal of the second comparator.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 광자 검출 방법의 순서를 나타내는 흐름도이다. 7 is a flowchart illustrating a procedure of a single photon detection method according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참고하면, 단일 광자 검출 방법(700)은 제 1 게이팅 신호를 증폭하는 단계 (701); 증폭된 상기 제 1 게이팅 신호를 제 1 광자 검출기로 입력하는 단계(702); 제 2 게이팅 신호를 제 2 광자 검출기로 입력하는 단계(703); 및 상기 제 1 광자 검출기의 출력 신호와 상기 제 2 광자 검출기의 출력 신호를 결합하는 단계(704)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 7, the single photon detection method 700 includes amplifying (701) a first gating signal; Inputting (702) the amplified first gating signal to a first photon detector; Inputting a second gating signal to a second photon detector (703); And combining (704) the output signal of the first photon detector and the output signal of the second photon detector.

이 때, 제 1 게이팅 신호를 증폭하는 단계(701)는 제 1 게이팅 신호를 가변적인 증폭비로 증폭함으로써 상기 제 1 광자 검출기의 백그라운드(background) 신호와 상기 제 2 광자 검출기의 백그라운드 신호의 차이를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.At this time, the step 701 of amplifying the first gating signal adjusts the difference between the background signal of the first photon detector and the background signal of the second photon detector by amplifying the first gating signal with a variable amplification ratio .

일 실시예에서, 제 2 게이팅 신호를 제 2 광자 검출기로 입력하는 단계(703)는, 상기 제 2 게이팅 신호를 증폭하는 단계; 및 증폭된 상기 제 2 게이팅 신호를 상기 제 2 광자 검출기로 입력하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 제 2 게이팅 신호를 제 2 광자 검출기로 입력하는 단계(703)에 포함된 상기 제 2 게이팅 신호를 증폭하는 단계는, 상기 제 2 게이팅 신호를 가변적인 증폭비로 증폭함으로써 상기 제 1 광자 검출기의 백그라운드 신호와 상기 제 2 광자 검출기의 백그라운드 신호의 차이를 조정하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, inputting (703) a second gating signal to a second photon detector comprises: amplifying the second gating signal; And inputting the amplified second gating signal to the second photon detector, wherein inputting the second gating signal to the second photon detector may include inputting the second gating signal included in step (703) The step of amplifying may comprise adjusting the difference between the background signal of the first photon detector and the background signal of the second photon detector by amplifying the second gating signal with a variable amplification ratio.

또한, 일 실시예에서, 상기 제 1 광자 검출기의 출력 신호와 상기 제 2 광자 검출기의 출력 신호를 결합하는 단계(704)는, 상기 제 1 광자 검출기의 출력 신호와 상기 제 2 광자 검출기의 출력 신호의 차를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.Further, in one embodiment, combining (704) the output signal of the first photon detector and the output signal of the second photon detector further comprises combining the output signal of the first photon detector and the output signal of the second photon detector And outputting the difference between the first and second signals.

다른 실시예에 따른 단일 광자 검출 방법은, 상기 제 1 광자 검출기의 출력 신호를 증폭하는 단계; 및 상기 제 2 광자 검출기의 출력 신호를 증폭하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to another embodiment, a single photon detection method includes: amplifying an output signal of the first photon detector; And amplifying the output signal of the second photon detector.

또 다른 실시예에 따른 단일 광자 검출 방법은, 상기 제 1 광자 검출기의 출력 신호와 상기 제 2 광자 검출기의 출력 신호가 결합된 신호를 특정 값과 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 제 1 광자 검출기의 출력 신호와 상기 제 2 광자 검출기의 출력 신호가 결합된 신호를 특정 값과 비교하는 단계는, 상기 결합된 신호를 특정 양의 값과 비교하는 단계 및 상기 결합된 신호를 특정 음의 값과 비교하는 단계를 포함할 수 있다. The method of detecting a single photon according to another embodiment may further include comparing a signal obtained by combining an output signal of the first photon detector and an output signal of the second photon detector with a specific value. Wherein comparing the combined signal of the output signal of the first photon detector and the output signal of the second photon detector to a particular value comprises comparing the combined signal to a specific amount of value, And comparing the signal to a value of a particular tone.

또 다른 실시예에 따른 단일 광자 검출 방법은, 상기 결합된 신호와 특정 값의 비교 결과에 따라 단일 광자 검출 횟수를 계수하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 단일 광자 검출 횟수를 계수하는 단계는, 상기 결합된 신호와 특정 양의 값의 비교 결과에 따라 단일 광자 검출 횟수를 계수하는 단계 및 상기 결합된 신호와 특정 음의 값의 비교 결과에 따라 단일 광자 검출 횟수를 계수하는 단계를 포함할 수 있다. The single photon detection method according to another embodiment may further include a step of counting a single photon detection number according to a result of comparison between the combined signal and a specific value. The step of counting the number of single photon detections may include counting the number of single photon detections according to a result of comparing the combined signal with a specific amount value and comparing the combined signal with a specific sound value And counting the number of single photon detections.

이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.While the invention has been shown and described with reference to certain embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. However, it should be understood that such modifications are within the technical scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

20 : 단일 광자 검출 장치 21 : 제 1 증폭기
22 : 제 1 광자 검출기 23 : 제 2 광자 검출기
24 : 결합기 25 : 비교기
26 : 제 1 비교기 27 : 제 2 비교기
20: single photon detection device 21: first amplifier
22: First photon detector 23: Second photon detector
24: combiner 25: comparator
26: first comparator 27: second comparator

Claims (20)

제 1 게이팅 신호를 증폭하는 제 1 증폭기;
증폭된 상기 제 1 게이팅 신호에 따라 단일 광자를 검출하는 제 1 광자 검출기;
제 2 게이팅 신호에 따라 단일 광자를 검출하는 제 2 광자 검출기; 및
상기 제 1 광자 검출기의 출력과 상기 제 2 광자 검출기의 출력을 결합하는 결합기;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 광자 검출 장치.
A first amplifier for amplifying a first gating signal;
A first photon detector for detecting a single photon in accordance with the amplified first gating signal;
A second photon detector for detecting a single photon in accordance with a second gating signal; And
A combiner coupling an output of the first photon detector and an output of the second photon detector;
And a photodetector coupled to the photodetector.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 광자 검출기 또는 상기 제 2 광자 검출기는 애벌런치 포토 다이오드(Avalanche Photo Diode; APD)인 것을 특징으로 하는 단일 광자 검출 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the first photon detector or the second photon detector is an avalanche photodiode (APD).
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 증폭기는, 상기 제 1 광자 검출기의 백그라운드(background) 신호와 상기 제 2 광자 검출기의 백그라운드 신호의 차이를 조정하는 것을 특징으로 하는 단일 광자 검출 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the first amplifier adjusts a difference between a background signal of the first photon detector and a background signal of the second photon detector.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 증폭기의 증폭비는 가변적인 것을 특징으로 하는 단일 광자 검출 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the amplification ratio of the first amplifier is variable.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 게이팅 신호를 증폭하여 상기 제 2 광자 검출기로 전달하는 제 2 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 광자 검출 장치.
The method according to claim 1,
And a second amplifier amplifying the second gating signal and transmitting the amplified second gating signal to the second photon detector.
제 5 항에 있어서,
상기 제 2 증폭기의 증폭비는 가변적인 것을 특징으로 하는 단일 광자 검출 장치.
6. The method of claim 5,
And the amplification ratio of the second amplifier is variable.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 광자 검출기의 출력 신호를 증폭하는 제 3 증폭기 및 상기 제 2 광자 검출기의 출력 신호를 증폭하는 제 4 증폭기를 더 포함하며,
상기 제 3 증폭기 및 상기 제 4 증폭기의 증폭비는 가변적인 것을 특징으로 하는 단일 광자 검출 장치.
The method according to claim 1,
A third amplifier for amplifying an output signal of the first photon detector and a fourth amplifier for amplifying an output signal of the second photon detector,
Wherein amplification ratios of the third amplifier and the fourth amplifier are variable.
제 1 항에 있어서,
상기 결합기는 상기 제 1 광자 검출기의 출력 신호와 상기 제 2 광자 검출기의 출력 신호의 차를 출력하는 차동 증폭기인 것을 특징으로 하는 단일 광자 검출 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the coupler is a differential amplifier that outputs a difference between an output signal of the first photon detector and an output signal of the second photon detector.
제 1 항에 있어서,
상기 결합기의 출력 신호를 특정 양의 값과 비교하는 제 1 비교기 및 상기 결합기의 출력 신호를 특정 음의 값과 비교하는 제 2 비교기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 광자 검출 장치.
The method according to claim 1,
A first comparator for comparing an output signal of the combiner with a specific amount of a value, and a second comparator for comparing an output signal of the combiner with a value of a specific tone.
제 9 항에 있어서,
상기 제 1 비교기 및 제 2 비교기의 출력 신호에 따라 단일 광자의 검출 횟수를 계수하는 카운터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 광자 검출 장치.
10. The method of claim 9,
And a counter for counting the number of times of detection of a single photon in accordance with an output signal of the first comparator and the second comparator.
제 10 항에 있어서,
상기 카운터는 상기 제 1 비교기의 출력 신호에 포함된 피크를 계수하는 제 1 카운터 및 상기 제 2 비교기의 출력 신호에 포함된 피크를 계수하는 제 2 카운터를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 광자 검출 장치.
11. The method of claim 10,
Wherein the counter comprises a first counter for counting the peak included in the output signal of the first comparator and a second counter for counting the peak included in the output signal of the second comparator.
제 1 게이팅 신호를 증폭하는 단계;
증폭된 상기 제 1 게이팅 신호를 제 1 광자 검출기로 입력하는 단계;
제 2 게이팅 신호를 제 2 광자 검출기로 입력하는 단계; 및
상기 제 1 광자 검출기의 출력 신호와 상기 제 2 광자 검출기의 출력 신호를 결합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 광자 검출 방법.
Amplifying a first gating signal;
Inputting the amplified first gating signal to a first photon detector;
Inputting a second gating signal to a second photon detector; And
And combining the output signal of the first photon detector with the output signal of the second photon detector.
제 12 항에 있어서,
상기 제 1 게이팅 신호를 증폭하는 단계는,
상기 제 1 게이팅 신호를 가변적인 증폭비로 증폭함으로써 상기 제 1 광자 검출기의 백그라운드(background) 신호와 상기 제 2 광자 검출기의 백그라운드 신호의 차이를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 광자 검출 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the step of amplifying the first gating signal comprises:
And adjusting a difference between a background signal of the first photon detector and a background signal of the second photon detector by amplifying the first gating signal with a variable amplification ratio.
제 12 항에 있어서,
상기 제 2 게이팅 신호를 제 2 광자 검출기로 입력하는 단계는,
상기 제 2 게이팅 신호를 증폭하는 단계; 및
증폭된 상기 제 2 게이팅 신호를 상기 제 2 광자 검출기로 입력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 광자 검출 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the step of inputting the second gating signal to the second photon detector comprises:
Amplifying the second gating signal; And
And inputting the amplified second gating signal to the second photon detector.
제 14 항에 있어서,
상기 제 2 게이팅 신호를 제 2 광자 검출기로 입력하는 단계에 포함된 상기 제 2 게이팅 신호를 증폭하는 단계는,
상기 제 2 게이팅 신호를 가변적인 증폭비로 증폭함으로써 상기 제 1 광자 검출기의 백그라운드 신호와 상기 제 2 광자 검출기의 백그라운드 신호의 차이를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 광자 검출 방법.
15. The method of claim 14,
Wherein the step of amplifying the second gating signal included in the step of inputting the second gating signal to the second photon detector comprises:
And adjusting the difference between the background signal of the first photon detector and the background signal of the second photon detector by amplifying the second gating signal with a variable amplification ratio.
제 12 항에 있어서,
상기 제 1 광자 검출기의 출력 신호를 증폭하는 단계; 및
상기 제 2 광자 검출기의 출력 신호를 증폭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 광자 검출 방법.
13. The method of claim 12,
Amplifying an output signal of the first photon detector; And
Further comprising amplifying the output signal of the second photon detector.
제 12 항에 있어서,
상기 제 1 광자 검출기의 출력 신호와 상기 제 2 광자 검출기의 출력 신호를 결합하는 단계는,
상기 제 1 광자 검출기의 출력 신호와 상기 제 2 광자 검출기의 출력 신호의 차를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 광자 검출 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein combining the output signal of the first photon detector and the output signal of the second photon detector comprises:
And outputting a difference between an output signal of the first photon detector and an output signal of the second photon detector.
제 12 항에 있어서,
상기 제 1 광자 검출기의 출력 신호와 상기 제 2 광자 검출기의 출력 신호가 결합된 신호를 특정 양의 값과 비교하는 단계 및 상기 결합된 신호를 특정 음의 값과 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 광자 검출 방법.
13. The method of claim 12,
Comparing the output signal of the first photon detector with the output signal of the second photon detector with a specific amount of the value and comparing the combined signal with a value of a specific tone / RTI >
제 18 항에 있어서,
상기 결합된 신호와 특정 값의 비교 결과에 따라 단일 광자 검출 횟수를 계수하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 광자 검출 방법.
19. The method of claim 18,
And counting the number of single photon detections according to the comparison result of the combined signal and the specific value.
제 19 항에 있어서,
상기 단일 광자 검출 횟수를 계수하는 단계는,
상기 결합된 신호와 특정 양의 값의 비교 결과에 따른 단일 광자 검출 횟수를 계수하는 단계 및 상기 결합된 신호와 특정 음의 값의 비교 결과에 따른 단일 광자 검출 횟수를 계수하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 광자 검출 방법.
20. The method of claim 19,
Wherein the step of counting the single photon detection number comprises:
Counting the number of single photon detection times according to a result of comparing the combined signal with a specific amount value and counting a single photon detection number according to a result of comparing the combined signal with a specific sound value / RTI >
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