采用超导纳米线单光子探测器耦合光子束缚态进行在线量子测量

超导纳米线单光子探测器(SNSPDs)因其易于制造和卓越性能,成为量子光子集成电路的关键组件。尽管目前已有多种集成方案,可扩展性及与电读出电路的接口仍存在挑战。该研究团队提出“嵌入式探测”新概念,可在超紧凑器件结构中实现先进量子测量。为实现这一目标,研究人员开发了基于免刻蚀聚合物波导的连续域束缚态(BIC)光子平台,该平台在显著抑制探测器终端寄生散射的同时,确保与标准光子衬底及低温操作的兼容性。实验表明,BIC耦合嵌入式探测器具备超过80%的片上效率、小于2纳秒的恢复时间及低于70皮秒的本征时间抖动。作为原理验证,该团队实现了尺寸仅60×6平方微米的汉伯里-布朗特维干涉仪,并研制出能鉴别共线光子对的光子数量分辨探测器。这种在简单可扩展光子架构内实现精确可靠嵌入式量子测量的方案,为高阶关联测量、量子态层析成像及多光子扣除等复杂量子电路功能提供了可行路径。

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