Opis projektu
Czas na komercjalizację wydajnych czujników pojedynczych fotonów na potrzeby zastosowań telekomunikacyjnych
Przesyłanie i odbieranie informacji kwantowych na dużych odległościach z wykorzystaniem pojedynczych fotonów i długości fal telekomunikacyjnych będzie stanowiło przełom w dziedzinach teledetekcji i kwantowego przetwarzania informacji. W ramach finansowanego przez Unię Europejską projektu NP-SPAD naukowcy opracują system urządzeń wykorzystujących zbudowane z materiałów półprzewodnikowych jednofotonowe fotodiody lawinowe (ang. single-photon avalanche diode, SPAD) działające na długości fali 1,55 µm. Celem naukowców jest poprawa skuteczności wykrywania fotonów o 20 %, a także znaczące zmniejszenie liczby występowania ciemnych punktów, w porównaniu do dostępnych na rynku fotodiod lawinowych działających w trybie Geigera. Jeśli projekt zakończy się sukcesem, przyczyni się do znaczącego rozwoju i komercjalizacji wysokowydajnych półprzewodnikowych diod SPAD, co pozwoli Unii Europejskiej wysunąć się na pierwsze miejsce w dziedzinie technologii detekcji w oparciu o pojedyncze fotony.
Cel
High efficiency detection of single photons at telecommunication wavelengths (notably at 1.55 µm) is critical for emerging technologies, such as free-space and on-fiber quantum information processing, eye-safe and long-distance light detection and ranging (LiDAR), and highly sensitive remote sensing. This research project aims to meet this critical need by developing III-V nanopillar-based uncooled single-photon avalanche diodes (NP-SPADs), which are composed of nanostructured InAsP-InP Geiger-mode avalanche photodiodes (GmAPDs) with self-assembled plasmonic gratings, operating at 1.55 µm. Compared with commercially available InGaAs(P)-InP GmAPDs, the proposed device scheme significantly suppresses thermally generated carriers and trap state population by a factor of 20 to 100 due to the extremely small fill factor of nanopillar arrays (less than 5%). All the while, sufficient optical absorption is maintained via surface plasmon resonance by the plasmonic gratings. The sum combination of these unique capabilities offers the promise of achieving NP-SPADs with free-running mode operation, high photon detection efficiency (PDE; probability of detecting a single photon) of 10 – 20%, low dark count rate (DCR; rate of false detection) of ~50 Hz, and high photon count rate ≥5 MHz. If successful, this approach can drastically stimulate the development and commercialization of high performance semiconductor-based NP-SPADs, putting European Union (EU) at the forefront of cutting-edge technology in single photon detection.
Dziedzina nauki
- engineering and technologyenvironmental engineeringremote sensing
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringcomputer hardwarequantum computers
- natural sciencesmathematicspure mathematicsmathematical analysisdifferential equationspartial differential equations
- natural sciencesphysical sciencestheoretical physicsparticle physicsphotons
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
MSCA-IF-EF-ST - Standard EFKoordynator
CF24 0DE Cardiff
Zjednoczone Królestwo