[논문 리뷰] Full-response characterization of afterpulsing in single-photon detectors

D. B. Horoshko, V. N. Chizhevsky외 1명|arXiv (Cornell University)|2014. 09. 23.

Quantum Information and Cryptography참고 문헌 3인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 자유 주행 방식의 실리콘 단일 광자 탐지기에서 후박화(후박화)의 전체 응답 특성을 분포된 후박화 대기 시간을 지수 함수의 합과 균일한 밀도를 가진 연속 근사로 맞추어 제시한다. 연속 근사는 전체 응답 함수 전역에서 뛰어난 맞춤을 제공하며, 다수의 이산적 지수 함수보다 더 물리적으로 의미 있는 모델을 제공한다.

ABSTRACT

We have performed a statistical characterization of the effect of afterpulsing in a free-running silicon single-photon detector by measuring the distribution of afterpulse waiting times in response to pulsed illumination and fitting it by a sum of exponentials. We show that a high degree of goodness of fit can be obtained for 5 exponentials, but the physical meaning of estimated characteristic times is dubious. We show that a continuous limit of the sum of exponentials with a uniform density between the limiting times gives excellent fitting results in the full range of the detector response function.

연구 동기 및 목표

• 자유 주행 실리콘 단일 광자 탐지기에서 후박화를 통계적으로 특성화하기 위해.
• 측정된 후박화 대기 시간 분포에 대해 지수 함수의 합 또는 연속 근사 중 어느 것이 더 나은 적합을 제공하는지 판단하기 위해.
• 지수 함수 적합에서 유도된 특성 시간의 물리적 해석 가능성 평가하기 위해.
• 단일 광자 탐지기의 후박화 응답에 대해 더 정확하고 물리적으로 의미 있는 모델 개발하기 위해.

제안 방법

• 펄스 조명을 사용하여 단일 광자 이벤트를 유도하고 후박화 대기 시간을 기록하였다.
• 대기 시간 분포를 다섯 개의 지수 함수의 합을 사용하여 적합화하였다.
• 지수 함수의 합을 최소 및 최대 특성 시간 사이의 균일한 밀도 함수로 모델링하여 연속 근사를 유도하였다.
• 모든 탐지기 응답 함수 범위에서 적합도를 평가하였다.
• 적합도 품질과 물리적 타당성 측면에서 연속 근사와 이산 지수 함수 합을 비교하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 자유 주행 실리콘 단일 광자 탐지기에서 다섯 개의 지수 함수의 합이 후박화 대기 시간 분포에 대해 우수한 적합을 제공할 수 있는가?
• RQ2 지수 함수 적합에서 유도된 특성 시간은 명확한 물리적 의미를 지니는가?
• RQ3 한계 시간 사이의 균일한 밀도를 가진 지수 함수의 합의 연속 근사는 뛰어난 적합 성능과 물리적 해석 가능성을 제공하는가?
• RQ4 전체 응답 함수 범위에서 연속 근사는 이산 지수 함수 적합과 비교해 어떻게 성능을 발휘하는가?

주요 결과

• 다섯 개의 지수 함수의 합은 측정된 후박화 대기 시간 분포에 매우 높은 적합도를 보였다.
• 다섯 개의 지수 함수 합에서 유도된 개별 특성 시간의 물리적 해석은 의심스러운 것으로 나타났다.
• 한계 시간 사이의 균일한 밀도를 가진 지수 함수의 합의 연속 근사는 탐지기 응답 함수 전체 범위에서 뛰어난 적합 결과를 제공하였다.
• 연속 근사 모델은 높은 적합 정확도를 유지하면서도 물리적 타당성 측면에서 이산 지수 함수 모델을 능가하였다.