超导纳米线单光子探测器光子响应机制研究进展

摘要：

超导纳米线单光子探测器(SNSPD)已在量子信息、深空激光通信、激光雷达等众多领域发挥了重要的作用.虽然SNSPD经过二十年的研究,但其光子响应本征机制还有待完善.深入理解与厘清其光子响应过程是研发高性能探测器的前提与关键.现在较为成熟的超导纳米线单光子探测器响应理论有热点模型和涡旋模型.但是这两种理论都存在一定的缺陷,前者存在截止波长,后者存在尺寸效应,都需要进一步完善.超导相位滑移是超导体的内禀性耗散,有望用于解释超导纳米线单光子探测器的光子响应过程,形成统一完备的理论.这三种模型是对SNSPD光子检测理解的不断深入:热点模型是一种唯象模型,研究电子-声子等准粒子体系的相互作用;涡旋模型由Ginzburg–Landau方程和电磁学方程出发,研究涡旋在超导体中的运动及其带来的超导态耗散;相位滑移模型是基于量子力学的解释,研究热扰动和宏观量子隧穿引发的超导态耗散.本文综述了热点模型、涡旋模型和超导相位滑移的基本概念、发展历史和研究进展,讨论和对比了这三种理论的特点和发展前景,为超导纳米线单光子探测器光子检测理论研究提供参考和借鉴.

关键词：超导纳米线单光子探测器;热点模型;涡旋模型;超导相位滑移

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资助基金：国家重点研发计划;国家自然科学基金;广东省重点领域研究、发展计划;江苏省自然科学基金优秀青年基金;中央高校基础研究基金;江苏省高等学校优势学科建设工程、青年人才引进计划和江苏省"青蓝工程"资助的课题

在线出版日期：2021-10-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共19页

页码：28-46