Project

Back to overview

C16.0070: HiperSNSPD - High-performance nanoscale detectors for next generation quantum optics

English title C16.0070: HiperSNSPD - High-performance nanoscale detectors for next generation quantum optics
Applicant Zbinden Hugo
Number 174835
Funding scheme COST (European Cooperation in Science and Technology)
Research institution GAP-Optique Université de Genève
Institution of higher education University of Geneva - GE
Main discipline Other disciplines of Physics
Start/End 01.01.2017 - 31.12.2019
Approved amount 121'693.00
Show all

Keywords (4)

Single-photon detection; Quantum key distribution; Infrared detectors; Superconducting single-photon detectors

Lay Summary (French)

Lead
Le projet HiperSNSPD : renforcer le leadership de la Suisse dans la détection de photon par détecteurs supraconducteurs pour soutenir les technologies de pointes en communication quantique.
Lay summary
La communication est une pierre angulaire de notre civilisation. L'omniprésence des réseaux de télécommunication modernes dans nos vies influence notre quotidien et le définit dans une large mesure. La numérisation de notre mode de vie et de travail engendre un besoin grandissant de les sécuriser. Dans un contexte plus large, les limites de ce que la lumière comme vecteur d'information nous permet de réaliser sont constamment repoussées par l'évolution des technologies.

Une de ces évolutions provient de l'utilisation de la lumière au niveau du quanta, le photon unique. Les photons uniques permettent de surpasser les limites de ce qui est possible avec des paquets contenant des milliards de photons. Une de ces limites est le chiffrement de l'information basée sur un principe de sécurité inviolable. Une des composantes essentielle à l'évolution de cette tâche est la détection de photons uniques. 

Ce projet a pour objectif de développer et fabriquer des détecteurs photons basés sur des nanofils supraconducteurs, avec des performances inégalées en termes d’efficacité de détection, résolution temporelle et bruit. Le principe est simple : l'absorption d'un photon unique dans un nanofil détruit momentanément la supraconductivité, ce qui peut être détecté. Le projet HiperSNSPD se basera sur nos récents progrès dans la fabrication de détecteurs supraconducteurs pour améliorer leurs performances et cibler des applications de pointe en communication quantique et la détection de lumière infrarouge. Des structures innovantes seront créées et caractérisées. Des études fondamentales sur le mécanisme de détection de ces détecteurs seront réalisées. 

Ce projet positionnera la Suisse au premier rang dans la détection de photon unique, et il permettra de renforcer son rôle dans le développement des technologies quantiques, des laboratoires aux marchés. 
Direct link to Lay Summary Last update: 26.05.2017

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Publications

Publication
Intrinsically-limited timing jitter in molybdenum silicide superconducting nanowire single-photon detectors
Caloz Misael, Korzh Boris, Ramirez Edward, Schönenberger Christian, Warburton Richard J., Zbinden Hugo, Shaw Matthew D., Bussières Félix (2019), Intrinsically-limited timing jitter in molybdenum silicide superconducting nanowire single-photon detectors, in Journal of Applied Physics, 126(16), 164501-164501.
Secure Quantum Key Distribution over 421 km of Optical Fiber
Boaron Alberto, Boso Gianluca, Rusca Davide, Vulliez Cédric, Autebert Claire, Caloz Misael, Perrenoud Matthieu, Gras Gaëtan, Bussières Félix, Li Ming-Jun, Nolan Daniel, Martin Anthony, Zbinden Hugo (2018), Secure Quantum Key Distribution over 421 km of Optical Fiber, in Physical Review Letters, 121(19), 190502-190502.
High-detection efficiency and low-timing jitter with amorphous superconducting nanowire single-photon detectors
Caloz Misael, Perrenoud Matthieu, Autebert Claire, Korzh Boris, Weiss Markus, Schönenberger, Ch (2018), High-detection efficiency and low-timing jitter with amorphous superconducting nanowire single-photon detectors, in Applied Physics Letters, 112, 061103.
Superconducting nanowire avalanche photodetector made of amorphous molybdenum silicide material
Matthieu Perrenoud (2017), Superconducting nanowire avalanche photodetector made of amorphous molybdenum silicide material, in 13th European Conference on Applied Superconductivity, EUCAS 2017, Geneva, Switzerland.
Superconducting Nanowire Single Photon Detectors in MoSi
Matthieu Perrenoud (2017), Superconducting Nanowire Single Photon Detectors in MoSi, in NCCR QSIT Junior Meeting 2017, NCCR QSIT, Passug, Switzerland.

Collaboration

Group / person Country
Types of collaboration
Nano-Photonics Group, Prof. Richard J. Warburton, University of Basel Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
- Research Infrastructure
- Exchange of personnel
Quantum- and Nanoelectronics group, Professor Christian Schönenberger, University of Basel Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
- Research Infrastructure

Abstract

Superconducting nanowire single-photon detectors (SNSPDs) based on amorphous molybdenum silicide (MoSi) have shown highly promising properties in terms of efficiency, recovery time, jitter and fabrication yield. The HiperSNSPD project will leverage from our established expertise in MoSi SNSPD fabrication to create high-performance detectors tailored for cutting-edge applications in the field of quantum key distribution, quantum optics and infrared sensing. Novel SNSPD structures will be fabricated and characterised. Fundamental studies of the physics of the detection mechanism in superconducting nanowires will be performed. This project is well integrated in the activities of the working group 1 (WG1) of the MP1403 Nanoscale Quantum Optics COST Action. This project will stimulate a deeper involvement of the applicants in the Action, and will serve as a basis for future collaborative EU project proposals in the field of SNSPDs.
-