Theory for superconducting few-photon detectors
Tid: Fr 2022-06-10 kl 14.00
Plats: FB42, Roslagstullsbacken 21, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/68636284485
Ämnesområde: Fysik
Respondent: Mattias Jönsson , Kondenserade materiens teori
Opponent: Karl Berggren, Massachusetts Institute of Technology
Handledare: Jack Lidmar, Kondenserade materiens teori; Mats Wallin, Kondenserade materiens teori; Marcin Swillo, Kvant- och biofotonik
Abstract
Högpresterande detektorer är nödvändiga för fiberbaserad kommunikation, vilket är en av grundpelarna i det moderna internet. Ny kvantinformationsteknik såsom kvantkryptering ställer nya krav på detektorerna som används. Supraledande enkelfotondetektorer (SSPD) har hög verkningsgrad, lågt antal falska detektioner och snabb återhämtningstid, vilket har gjort dem till ett populärt val för kvantmekaniska tillämpningar.
Möjligheten att mäta antalet fotoner i vågpaket är användbart i tillämpningar såsom att upplösa bilder, karaktärisering av ljuskällor och i optiska kvantberäkningar. Vanliga enkelfotondetektorer så som SSPDs saknar förmågan att mäta antalet fotoner och har bara möjlighet att bestämma om det finns ljus eller inte. Det går dock att bygga fotonräknande detektorer genom att dela upp ljuset över flera enkelfotondetektorer.
I denna avhandling så introducerar vi och modellerar fotonräknande detektorer som är baserade på flera enkelfotondetektorer. Genom att använda dessa modeller så undersöker vi kraven som ställs på enkelfotondetektorerna och undersöker hur dessa fotonräknande detektorer kan användas för att upplösa bilder. Vi demonstrerar även en fotonräknande detektor genom att använda SSPDs och visar att denna detektor är kapabel av att bestämma medelantalet fotoner givet en serie av vågpaket.
Vi modellerar också SSPDs genom att använda en generaliserad form av den tidsberoende Ginzburg-Landau modellen för att undersöka hur detektorns geometri påverkar dess egenskaper. Vi drar slutsatsen att den geometriska reduktionen av den kritiska strömmen är mindre än vad som tidigare har rapporterats, vilket tillåter en friare design av geometrin.