二ホウ化マグネシウム超伝導単一光子検出器の高性能化

提高二硼化镁超导单光子探测器的性能

基本信息

  • 批准号:
    21K04170
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.58万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2021-04-01 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

超伝導ナノストリップを用いた単一光子検出器(SNSPD、SSPD)は、量子暗号通信など様々な先進的技術の発展に不可欠な検出器であるが、動作温度は3K以下と低く、動作温度は100MHz程度に留まる。SNSPDは通常、超伝導材料に窒化ニオブ(NbN)またはタングステンシリサイド(WSi)を用いる。申請者は以前、二ホウ化マグネシウム(MgB2)を用いたSNSPDを初めて実現した。MgB2-SNSPDは11Kで動作可能で、動作速度はNbN-SNSPDより10倍以上高速であるが、検出効率が大幅に低い。本研究ではMgB2-SNSPDの性能向上を目指している。今年度は、12月まで特性評価用のHe冷凍機が故障していたため、薄膜成長および微細加工を中心に進めた。MgB2極薄膜成長では、MBE成長速度を15nm/minから7.5nm/minに削減することにより再現性を向上した。ナノ微細加工は、通常の電子線描画に加えてHeイオン顕微鏡を用いた微細加工・追加工についても検討しているが、装置が年間を通じてメンテナンス中で試作できなかった。最近、高品質なミクロン幅の超伝導細線を用いた単一光子検出器(SMSPD)が報告された。MgB2は細線断面積の減少と共にTcが大幅に低下するため、細線断面積の大きなMgB2-SMSPDが実現できれば加工性の向上および高性能化が期待できる。今回、従来型超伝導体を用いたSMSPDを試作して単一光子検出可能であることを確認し、現在、MgB2-SMSPDの作製と追加工による性能向上を進めている。
Single photon detectors (SNSPD, SSPD) are used in quantum communication. Advanced technology development requires detectors that operate at temperatures below 3K and below, and operating temperatures of up to 100MHz. SNSPD is used in general and superconductivity materials such as NbN and WSi. The applicant has been using SNSPD for the first time. MgB2-SNSPD is 11K or higher in operation speed and 10 times higher in detection efficiency. This study is aimed at improving the performance of MgB2-SNSPD. This year, in December, the characteristics of the refrigerator used in the evaluation were improved. MgB2-electrode thin film growth rate is from 15nm/min to 7.5 nm/min, and reproducibility is improved. Micromachining, general electron line drawing, micro-mirror application, micromachining, post-processing, device application, trial operation. Recently, high-quality, high-amplitude, ultra-fine line applications have been reported in single-photon detectors (SMSPD). MgB2-SMSPD can realize the improvement of machinability and high performance. Now, the application of MgB2-SMSPD is being tested. The performance of MgB2-SMSPD is improving.

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
6チャンネル超伝導単一光子検出器の作製
6通道超导单光子探测器的制作
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    沢井昂平;西川真衣;大西広;中野和佳子;松尾保孝;柴田浩行
  • 通讯作者:
    柴田浩行
MoN超伝導単一光子検出器の作製および高光吸収効率設計
MoN超导单光子探测器的制备及高光吸收效率设计
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    西川真衣;沢井昂平;境健斗;大西広;中野和佳子;松尾保孝;柴田浩行
  • 通讯作者:
    柴田浩行
Si waveguide-integrated superconducting nanowire single photon detectors with arrayed waveguide grating
  • DOI:
    10.1117/12.2595902
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Kyotaro Ono;T. Hiraki;T. Tsuchizawa;K. Yamada;S. Matsuo;D. Sakai;Hiroyuki Shibata
  • 通讯作者:
    Kyotaro Ono;T. Hiraki;T. Tsuchizawa;K. Yamada;S. Matsuo;D. Sakai;Hiroyuki Shibata
Fabrication of Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors Using MoN
使用 MoN 制造超导纳米线单光子探测器
  • DOI:
    10.1109/tasc.2022.3144967
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Nishikawa M.;Sawai K.;Sakai K.;Kirigane N.;Ohnishi K.;Nakano W.;Matsuo Y.;Shibata H.
  • 通讯作者:
    Shibata H.
超伝導マイクロストリップ光子検出器(SMSPD)の作製
超导微带光子探测器(SMSPD)的制造
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    十鳥聡太;細井浩貴;松尾保孝;シェン・ペン;柴田浩行
  • 通讯作者:
    柴田浩行
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  • 通讯作者:
    柴田 浩行
規合成クルクミン誘導体における抗癌剤耐性ABCトランスポーターの抑制効果
合成姜黄素衍生物中抗癌耐药ABC转运蛋白的抑制作用
  • DOI:
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    村上 恵;大沼 忍;工藤 克昌;石田 晶玄;岩渕 好治;柴田 浩行;林 洋毅;元井 冬彦;内藤 剛;海野 倫明
  • 通讯作者:
    海野 倫明

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    15750058
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    2003
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    $ 2.58万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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