나노포토닉 회로에 내장된 고속 고효율 여행파 단일광자 탐지기

초고속 고효율 단일광자 탐지기는 현대 양자 광학 및 양자 통신에서 가장 주목받는 요소 중 하나입니다. 그러나 불완전한 모드 정합성과 유한한 광자 흡수율로 인해 최대 탐지 효율이 제한되는 경우가 많습니다. 여기에서는 나노포토닉 웨이브가이드 위에 있는 초전도 나노와이어 탐지기를 시연하여 들어오는 광자에 대한 흡수 길이를 대폭 증가시킵니다. 이를 통해 여러 제작된 칩에서 반복 가능하게 통신 파장 범위에서 최대 91%의 높은 온칩 단일광자 탐지 효율을 달성할 수 있습니다. 또한 온칩 탐지 효율을 대폭 저하시키지 않으면서 놀라울 정도로 낮은 암 카운트율을 관찰합니다. 이 탐지기는 확장 가능한 실리콘 포토닉 회로에 완전히 내장되어 있으며, 18ps의 초단시간 지터를 제공합니다. 이 높은 시간 해상도를 활용하여 실리콘 링 공진기에서 탄막 광자 전송을 시연합니다. 칩에서 고성능 단일광자 탐지기를 직접 구현함으로써 집적 양자 광학 분야의 주요 장벽을 극복합니다.