Heralded single-photon source with on-chip heralding detector

带有片上预示探测器的预示单光子源

基本信息

  • 批准号:
    2755753
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2022 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Quantum interference between single-photons is a prerequisite of an optical quantum computing. This requirement means that we requires bright, deterministic single-photon sources that can consistently produce single-photons which are simultaneously pure and indistinguishable into a single mode. [1,2] Photonic integrated circuit (PIC) technology allows us to engineer nonlinear single-photon pair sources to satisfy all these requirements simultaneously except that they are still inherently probabilistic. Nevertheless, the heralded nature of such sources allows us to multiplex an array of them to achieve a more deterministic logical source [1,3]. Multiplexing, however, requires feedforwarding via electronics which is slow compared to the speed of photons, requiring us to use a long optical delay line, so that the heralding signal can be transduced to a switch controlling signal for the heralded photon in time. The long delay line is undesirable as the longer it is, the more photons are loss in it, and hence less brightness. The first step towards reducing the length of the feedforwarding time delay, and thus the delay line, is to place the detector for the heralding photon as close as possible to the source, or, for PIC-based photon source, on the same chip. This is absolutely unavoidable especially if the end goal is a fully integrated on-chip multiplexing. Furthermore, integrating the heralding detector on-chip would also boost the system heralding event probability as it would eliminate potential sources of the transmission-related loss between the source and the detector, e.g., chip-to-fibre coupler loss, fibre loss, etc.Single-photons in general may be detected by many means but the only mean that can simultaneously achieve high efficiency, low dark count rate, low reset time, and low jitter is via superconducting nanowire single-photon detectors (SNSPD) with the only expense of having to operate it at cryogenic temperature [3,4]. In our case, the heralding of single-photon source for multiplexing, however, requires all the aforementioned performances [1], making it our only choice. In year 1 of this PhD, I will attempt to integrate SNSPDs directly on top of waveguides, allowing it to be close to the source as motivated above, with the aim of only low-to-moderate performances. The promise of the boost in the system heralding event probability also requires that the filter for the heralding photon incur minimal loss. In addition, to prevent false heralding which will impact the heralding efficiency (the probability of delivering a heralded single-photon given a heralding event), it also needs to maintain the high extinction ratio necessary to reject the noises from the pump and the unwanted non-linear processes [3,5] that may be present in the chip. The development of a range of filtering strategies and designs-based on existing solutions in literature and developed jointly with the SNSPDs fabricated in-house-will be the focus of year 2. If everything goes according to plan, in year 3, the final PIC for a single-photon source with on-chip heralding detector may be designed, fabricated and post-processed, using the components from the previous years, and hopefully, the on-chip heralding will be demonstrated.
单光子之间的量子干涉是光量子计算的先决条件。这一要求意味着我们需要明亮的、确定性的单光子源,它能够持续地产生单光子,同时在单一模式下是纯的和不可区分的。[1,2]光子集成电路(PIC)技术允许我们设计非线性单光子对源,以同时满足所有这些要求,但它们仍然具有固有的概率性。尽管如此,这种源的预示性质允许我们将它们的数组复用以获得更确定的逻辑源[1,3]。然而,多路复用需要通过电子设备进行前馈,与光子的速度相比,电子设备的前馈速度较慢,需要我们使用较长的光延迟线,以便将预示信号及时转换为预示光子的开关控制信号。较长的延迟线是不受欢迎的,因为它越长,其中损失的光子越多,因此亮度就越低。减少前馈时间延迟长度的第一步,即减少延迟线长度的第一步,是将预警光子的探测器尽可能靠近源,或者,对于基于pic的光子源,在同一芯片上。这是绝对不可避免的,特别是如果最终目标是一个完全集成的片上多路复用。此外,将预告探测器集成在芯片上还可以提高系统预告事件的概率,因为它可以消除源和探测器之间传输相关损耗的潜在来源,例如芯片到光纤耦合器的损耗、光纤损耗等。一般来说,单光子可以通过多种方式检测,但唯一可以同时实现高效率、低暗计数率、低复位时间、低功耗和低功耗的方法。低抖动是通过超导纳米线单光子探测器(SNSPD)实现的,唯一的代价是必须在低温下操作[3,4]。在我们的案例中,单光子源的多路复用,然而,需要所有上述的性能[1],使它成为我们唯一的选择。在这个博士学位的第一年,我将尝试将snspd直接集成在波导上,使其接近上述动机的源,目的是只有低到中等的性能。系统预告事件概率的提升也要求预告光子的滤波器产生最小的损失。此外,为了防止影响预告效率的虚假预告(给定预告事件交付预告单光子的概率),它还需要保持高消光比,以抑制可能存在于芯片中的泵浦噪声和不必要的非线性过程[3,5]。基于文献中现有解决方案并与内部制造的snspd共同开发的一系列过滤策略和设计的开发将是第二年的重点。如果一切按计划进行,在第3年,将使用前几年的组件设计、制造和后处理带有片上预告探测器的单光子源的最终PIC,并且有望展示片上预告。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

吉治仁志 他: "トランスジェニックマウスによるTIMP-1の線維化促進機序"最新医学. 55. 1781-1787 (2000)
Hitoshi Yoshiji 等:“转基因小鼠中 TIMP-1 的促纤维化机制”现代医学 55. 1781-1787 (2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
LiDAR Implementations for Autonomous Vehicle Applications
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
生命分子工学・海洋生命工学研究室
生物分子工程/海洋生物技术实验室
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
吉治仁志 他: "イラスト医学&サイエンスシリーズ血管の分子医学"羊土社(渋谷正史編). 125 (2000)
Hitoshi Yoshiji 等人:“血管医学与科学系列分子医学图解”Yodosha(涉谷正志编辑)125(2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Effect of manidipine hydrochloride,a calcium antagonist,on isoproterenol-induced left ventricular hypertrophy: "Yoshiyama,M.,Takeuchi,K.,Kim,S.,Hanatani,A.,Omura,T.,Toda,I.,Akioka,K.,Teragaki,M.,Iwao,H.and Yoshikawa,J." Jpn Circ J. 62(1). 47-52 (1998)
钙拮抗剂盐酸马尼地平对异丙肾上腺素引起的左心室肥厚的影响:“Yoshiyama,M.,Takeuchi,K.,Kim,S.,Hanatani,A.,Omura,T.,Toda,I.,Akioka,
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:

的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('', 18)}}的其他基金

An implantable biosensor microsystem for real-time measurement of circulating biomarkers
用于实时测量循环生物标志物的植入式生物传感器微系统
  • 批准号:
    2901954
  • 财政年份:
    2028
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Exploiting the polysaccharide breakdown capacity of the human gut microbiome to develop environmentally sustainable dishwashing solutions
利用人类肠道微生物群的多糖分解能力来开发环境可持续的洗碗解决方案
  • 批准号:
    2896097
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
A Robot that Swims Through Granular Materials
可以在颗粒材料中游动的机器人
  • 批准号:
    2780268
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Likelihood and impact of severe space weather events on the resilience of nuclear power and safeguards monitoring.
严重空间天气事件对核电和保障监督的恢复力的可能性和影响。
  • 批准号:
    2908918
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Proton, alpha and gamma irradiation assisted stress corrosion cracking: understanding the fuel-stainless steel interface
质子、α 和 γ 辐照辅助应力腐蚀开裂:了解燃料-不锈钢界面
  • 批准号:
    2908693
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Field Assisted Sintering of Nuclear Fuel Simulants
核燃料模拟物的现场辅助烧结
  • 批准号:
    2908917
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Assessment of new fatigue capable titanium alloys for aerospace applications
评估用于航空航天应用的新型抗疲劳钛合金
  • 批准号:
    2879438
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Developing a 3D printed skin model using a Dextran - Collagen hydrogel to analyse the cellular and epigenetic effects of interleukin-17 inhibitors in
使用右旋糖酐-胶原蛋白水凝胶开发 3D 打印皮肤模型,以分析白细胞介素 17 抑制剂的细胞和表观遗传效应
  • 批准号:
    2890513
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
CDT year 1 so TBC in Oct 2024
CDT 第 1 年,预计 2024 年 10 月
  • 批准号:
    2879865
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Understanding the interplay between the gut microbiome, behavior and urbanisation in wild birds
了解野生鸟类肠道微生物组、行为和城市化之间的相互作用
  • 批准号:
    2876993
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship

相似国自然基金

含Re、Ru先进镍基单晶高温合金中TCP相成核—生长机理的原位动态研究
  • 批准号:
    52301178
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
活细胞单分子成像定量研究EGFR内吞途径命运选择
  • 批准号:
    32000557
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
高效率单细胞分析微流控芯片的机理研究
  • 批准号:
    31970754
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于SERS纳米标签和光子晶体的单细胞Western Blot定量分析技术研究
  • 批准号:
    31900571
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
酵母RNase MRP的结构及催化机制研究
  • 批准号:
    31900929
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
单细胞RNA和ATAC测序解析肌肉干细胞激活和增殖中的异质性研究
  • 批准号:
    31900570
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
亚纳米单分子定位技术研究化学修饰对蛋白-膜相互作用的干预
  • 批准号:
    91753104
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    70.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
基于Single Cell RNA-seq的斑马鱼神经干细胞不对称分裂调控机制研究
  • 批准号:
    31601181
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
甲醇合成汽油工艺中烯烃催化聚合过程的单元步骤(single event)微动力学理论研究
  • 批准号:
    21306143
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
全基因组micro-RNA种子区结合序列SNP标志体系与乳腺癌发病风险的关联及相关功能研究
  • 批准号:
    81172762
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    68.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Shining light on single molecule dynamics: photon by photon
照亮单分子动力学:逐个光子
  • 批准号:
    EP/X031934/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grant
Development of highly efficient and stable photon-counting type X-ray detectors using single crystal metal halide perovskite semiconductors
利用单晶金属卤化物钙钛矿半导体开发高效稳定的光子计数型X射线探测器
  • 批准号:
    24K15592
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Unlocking the potential of single-photon wide-field microscopy
释放单光子宽视场显微镜的潜力
  • 批准号:
    EP/Y022491/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grant
Developing single-photon super-resolution microscopy
开发单光子超分辨率显微镜
  • 批准号:
    EP/Y023137/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grant
SPUD: Single-Photon Unimolecular Devices
SPUD:单光子单分子器件
  • 批准号:
    EP/Y02513X/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grant
CAREER: Atomically-Precise Single Photon Emitters
职业:原子级精确的单光子发射器
  • 批准号:
    2340398
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Short-wave Infrared Single Photon Detection With Linear Mode Avalanche Photodiode
使用线性模式雪崩光电二极管进行短波红外单光子检测
  • 批准号:
    EP/Y020855/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grant
Pulsed electrically driven single-photon sources on diamond
金刚石上的脉冲电驱动单光子源
  • 批准号:
    527140061
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    WBP Position
Superconducting single-photon detectors for far-infrared wavelength range
用于远红外波长范围的超导单光子探测器
  • 批准号:
    23K17323
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
Pre-clinical Bruker Albira Si PET/SPECT/CT imaging system
临床前 Bruker Albira Si PET/SPECT/CT 成像系统
  • 批准号:
    10633022
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了