Superconducting nanowire single-photon detectors are the most promising technology in quantum photon information. They offer high speed, high detection efficiency, low dark count rate as well as low timing jitter compared to other single photon detection solutions. Since the recent advances in photonic quantum computing, the drive for improvement of the implementation complexity, performance and scalability of quantum photon detection has increased. This presents challenges with the current device readout schemes and alternative solutions are required. One of the key parameters to improve the scalability of superconducting nanowire single-photon detectors, is reducing the power dissipation per pixel. This is especially important in cryogenic readouts, where the performance of electronic components changes compared to room temperature. Moreover, the performance of a cryogenic superconducting nanowire single-photon detector readout is dependent both on the device and readout electronics level characteristics, and both must be fine-tuned for desired performance. A solution to the scalability of superconducting nanowire single-photon detectors (SNSPDs) is the development of a readout scheme with minimized power dissipation. We propose a fully digital readout scheme interfaced with a superconducting nanowire single-photon detector (SNSPD), that allows photon detection and reset. For this purpose, a digital single-pixel SiGe Bi-CMOS readout is designed, simulated, and characterised. An improved readout scheme is proposed with an addition of a die resistor to allow a full reset of the detector. / Supraledande nanotrådsdetektorer baserade på enstaka fotoner är ett av de mest avancerade koncepten inom kvantfotoninformationsteknik. Syftet med att utveckla denna teknik är att förbättra egenskaper så som komplexiteten, prestandan och skalbarheten. En av de viktigaste parametrarna för att förbättra skalbarheten hos supraledande nanotrådsdetektorer med enstaka fotoner är att minska energiförbrukningen per pixel. Detta är särskilt viktigt i kryogena avläsningar, där prestandan hos elektroniska komponenter förändras jämfört med rumstemperatur. Dessutom, beror prestandan hos en kryogen supraledande nanotrådsdetektor både på komponenten och på avläsningselektroniken,och båda måste finjusteras för att uppnå önskad prestanda. En lösning på kalbarheten för supraledande nanotrådsdetektorer med enstaka fotoner (SNSPDs) är att realisera avläsning med minimerad effektförlust. Vi föreslår en helt digital avläsning som är kopplad till en supraledande enfoton nanotrådsdetektor (SNSPD), som gör det möjligt att detektera fotoner och att återställa detektorn efter avläsning. För detta ändamål, designades, simuleras och karakteriserades en digital avläsningkrets med en enda pixel. Ett förbättrat avläsningssystem föreslås genom att lägga till ett diskret motstånd för att möjliggöra en fullständig återställning av detektorn.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-321743 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Viskova, Tereza |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2022:750 |
Page generated in 0.0028 seconds