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超导纳米线单光子探测器中的最小时序抖动

DOI：10.1103/PhysRevApplied.11.014016 期刊：Physical Review Applied 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 采用双温模型结合修正的含时金兹堡-朗道方程，我们计算了电流偏置超导带材在吸收单光子后出现生长态畴的延迟时间τd。研究表明τd取决于光子吸收位置，并随电流增大而单调递减。我们认为，无论是与位置相关响应还是法诺涨落相关的τd变化（时序抖动），当电流接近解配对电流时，其最小值可达超导序参量的最低弛豫时间量级，约为?/kBTc（Tc为超导体临界温度）。
作者： D. Yu. Vodolazov
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研究概述 实验方案

研究目的

利用理论模型计算超导纳米线单光子探测器（SNSPDs）中的延迟时间和时序抖动，并理解这些参数如何依赖于吸收位置、电流和能量波动等因素。

研究成果

超导纳米线单光子探测器（SNSPDs）中的延迟时间和时序抖动随电流增加而单调递减，且对更高光子能量的响应更小。在接近解配对电流的电流值下，时序抖动可低至?/kBTc（当Tc=10 K时约为0.8皮秒）。位置相关的响应特性导致光子计数与延迟时间呈现非高斯分布，并因边缘吸收产生肩峰特征。法诺涨落会贡献抖动，但不会阻碍高电流下的最小值实现。

研究不足

该模型假设电子完全热化，但由于非弹性弛豫时间有限，这一假设可能不成立，使得结果具有半定量性质。含时金兹堡-朗道方程仅在接近Tc时定量有效，且研究未考虑涨落辅助机制或超出法诺涨落的材料参数变化。

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