Single-photon detection using high-temperature superconductors

超导电性 铜酸盐 材料科学 纳米线 光子 光电子学 低温冷却器 凝聚态物理 纳米技术 物理 光学 量子力学
作者
Ilya Charaev,D. A. Bandurin,A. T. Bollinger,Isabelle Phinney,Ilya Drozdov,Marco Colangelo,Brenden Butters,Takashi Taniguchi,Kenji Watanabe,Xi He,Owen Medeiros,I. Božović,Pablo Jarillo‐Herrero,Karl K. Berggren
出处
期刊:Nature Nanotechnology [Springer Nature]
卷期号:18 (4): 343-349 被引量:38
标识
DOI:10.1038/s41565-023-01325-2
摘要

The detection of individual quanta of light is important for quantum computation, fluorescence lifetime imaging, single-molecule detection, remote sensing, correlation spectroscopy, and more. Thanks to their broadband operation, high detection efficiency, exceptional signal-to-noise ratio, and fast recovery times, superconducting nanowire single-photon detectors (SNSPDs) have become a critical component in these applications. The operation of SNSPDs based on conventional superconductors, which have a low critical temperature ($T_c$), requires costly and bulky cryocoolers. This motivated exploration of other superconducting materials with higher $T_c$ that would enable single-photon detection at elevated temperatures, yet this task has proven exceedingly difficult. Here we show that with proper processing, high-$T_c$ cuprate superconductors can meet this challenge. We fabricated superconducting nanowires (SNWs) out of thin flakes of Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+\delta}$ and La$_{1.55}$Sr$_{0.45}$CuO$_4$/La$_2$CuO$_4$ (LSCO-LCO) bilayer films and demonstrated their single-photon response up to $25$ and $8$ K, respectively. The single-photon operation is revealed through the linear scaling of the photon count rate (PCR) on the radiation power. Both of our cuprate-based SNSPDs exhibited single-photon sensitivity at the technologically-important $1.5$ ${\mu}$m telecommunications wavelength. Our work expands the family of superconducting materials for SNSPD technology, opens the prospects of raising the temperature ceiling, and raises important questions about the underlying mechanisms of single-photon detection by unconventional superconductors.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
3秒前
4秒前
5秒前
bkagyin应助菜菜采纳,获得10
6秒前
LJF完成签到,获得积分10
6秒前
今后应助ken采纳,获得10
7秒前
sxr发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
东东东完成签到,获得积分20
8秒前
方董发布了新的文献求助10
9秒前
小白发布了新的文献求助10
11秒前
罗亚亚完成签到,获得积分10
11秒前
LC完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
violin完成签到,获得积分10
13秒前
15秒前
17秒前
论文侠完成签到 ,获得积分10
17秒前
菜菜发布了新的文献求助10
19秒前
YOLO发布了新的文献求助10
19秒前
19秒前
小二郎应助小白采纳,获得10
22秒前
Clove完成签到 ,获得积分10
22秒前
852应助Master采纳,获得10
23秒前
ken发布了新的文献求助10
23秒前
Tracy麦子发布了新的文献求助10
23秒前
25秒前
28秒前
Tracy麦子完成签到,获得积分10
31秒前
AoAoo发布了新的文献求助10
32秒前
33秒前
zyy完成签到 ,获得积分10
33秒前
闭关修炼学术小菜鸡关注了科研通微信公众号
35秒前
36秒前
走走走完成签到 ,获得积分20
36秒前
搜集达人应助Chen采纳,获得20
37秒前
oceanao应助菜菜采纳,获得10
45秒前
琴_Q123完成签到,获得积分10
46秒前
可爱的香菇完成签到 ,获得积分10
48秒前
高分求助中
Evolution 10000
ISSN 2159-8274 EISSN 2159-8290 1000
Becoming: An Introduction to Jung's Concept of Individuation 600
A new species of Coccus (Homoptera: Coccoidea) from Malawi 500
A new species of Velataspis (Hemiptera Coccoidea Diaspididae) from tea in Assam 500
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 500
The Kinetic Nitration and Basicity of 1,2,4-Triazol-5-ones 440
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3159782
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2810676
关于积分的说明 7889078
捐赠科研通 2469740
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1315055
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 630742
版权声明 602012