窒化ニオブ超伝導単一光子検出器とアバランシェフオトダイオードの時間ジッタ比較

摘要

窒化ニオブからなる超伝導単一光子検出器（SSPD）を作製し、作製したSSPDとInGaAsアバランシェフオトダイオード（APD）の時間ジッタの測定を1550nmの光子を用いて行った。同じセットアップを用いて直接の比較を行い、半値幅がSSPDは75ps、APDは84ps、最大カウントの1/10のカウントの全幅（FWTM）がSSPDは138ps、APDは384psという結果を得た。APDはFWTMにおいてジッタが大きくなっているのに対し、SSPDはFWTMおいても低ジッタである。このジッタの違いが量子鍵配送システムの性能に及ぼす影響を見る為に、測定に用いたSSPD、APDを量子鍵配送へ用いた場合の伝送距離の見積もりを行った。APDは時間窓1ns、100psにおいてそれぞれ86km、107km、SSPDは時間窓1ns、100psにおいてそれぞれ125km、172kmの伝送距離が見積もられた。時間窓を狭くする事による伝送距離の増分は、SSPDがAPDより大きい。この事はSSPDの低時間ジッタに由来し、量子鍵配送システムへの利用にSSPDが有利である事を示している。